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硅基光波导调制器是硅基光电子系统中的核心元器件,要求具备高速数据传输带宽、低功耗及兼容CMOS现有的技术和工艺条件等特征。近年来,基于硅或氮化硅光波导电光调制器受到研究者的广泛关注,但是由于基于硅或氮化硅材料的光调制器难以同时满足高速调制、器件紧凑和成本低等性能,发展异质集成的非线性光学材料就成为近年来的研究热点。透明导电氧化物（TCO）材料的介电常数可受栅极电压作用而产生调谐,并且其制备工艺能满足CMOS兼容要求,因此可以与硅基光波导集成,从而解决上述难题。针对上述研究背景和问题,本文采用数值仿真方法,基于TCO材料设计了两种波导电光调制器,分别是基于硅或氮化硅的光开关调制器和光学移相器;并初步发展了低损氮化硅光波导制备工艺,以及TCO薄膜与SiN波导的集成工艺。主要工作内容分为以下两个部分:1.基于TCO薄膜的相位型硅基光波导调制器。通常TCO材料因其较高的光吸收系数而限制了其在移相器中的应用。我们提出了一种基于高迁移率TCO薄膜的低插损硅基光波导移相器。证明TCO材料迁移率与其传输损耗密切相关。基于Drude模型、Thomas-Fermi理论和COMSOL有限元仿真,设计了一种基于高迁移率氧化镉（CdO）材料(μ=300 cm2V-1s-1)的光波导移相器,理论调制带宽可达到300 GHz。所得器件在1550 nm波长实现π相移时,硅基光波导移相器长度为127μm,插入损耗为1.4 dB,氮化硅光波导移相器长度为176μm,插入损耗为1 dB,这一研究为发展高速、低插损的硅或氮化硅光波导移相器件提供了新思路。基于TCO材料的另一种光调制方式是通过调控载流子浓度,使TCO薄膜的介电常数实部接近于零（epsilon-near-zero,ENZ）,由于电场在界面的不连续性从而实现基于TCO结构较强光吸收和高效电光调制的光开关调制器。这里我们同样仿真和设计了基于ITO材料的微环谐振电吸收调制器,通过Lumerical仿真计算得到基于ITO的硅光波导电吸收调制器相移大小为0.15π,消光比ER=7 dB。2.基于TCO的SiN基光波导调制器的初步制备。我们系统地调节了PECVD、接触式光刻、刻蚀、工艺条件,制备了低损氮化硅波导,确定了低损氮化硅的PECVD工艺生长条件。截断法测的该条件下4μm直波导的传输损耗为4.98±0.57 dB/cm。并基于此器件,采用剥离工艺,初步制备了基于ITO材料的氮化硅微环调制器。