人们对信息传输和获取的追求越来越高，这直接激励了全光集成和光通信技术的迅猛发展，而波导器件成为其中的重要支撑，它的发展推动了信息技术的进步。近十年来，在硅基波导方面的研究取得极大的成功，尤其是在非线性光学应用方面，带动了集成光学器件的发展。本文主要研究了硅基波导的色散特性，飞秒脉冲在波导中的非线性过程以及在中红外波段实现宽带波长转换，主要研究内容和创新成果如下：1.分析了硅基波导在非线性应用方面的研究背景和意义，比较了各种非线性波导的性能，介绍了硅基波导国内外的发展现状。2.分析了常见厚度的SOI波导的色散特性，计算结果显示，调整波导横截面长宽比、横截面积大小及刻蚀深度，可以灵活的控制波导的零色散点位置、低阶色散和高阶色散。3.对硅基波导的极化理论做了深入的讨论，并对各种非线性效应进行了具体的论述，推导出脉冲传输模型，基于传输模型，叙述了自由载流子、波导的色散和初始啁啾对超短脉冲的传输影响，结果表明各个参数对光脉冲的输出波形影响严重，包括时域波形的分裂程度、频谱展宽等。4.在单沟槽波导基础上提出了双沟槽波导，在双沟槽波导中能获得1098nm超宽带平坦低色散区，可以通过调节波导高度、宽度、沟槽厚度等参数来优化色散。对双沟槽波导的相位匹配条件做了详细的描述，利用飞秒源泵浦，模拟计算的超连续谱带宽能达到1630nm。5.利用SON波导进行中红外波长转换，对常规的薛定谔方程组进行了相关的修正，计算结果表明，能得到带宽达到2.31μm的连续带波长转换，而离散带波长转换对应的信号光与闲频光间距最高能达到4.84μm，使通信波段与中红外波长之间相互转换。