随着社会的进步,科学技术的发展,对集成光学技术的需求与日俱增。集成光子技术的代表之一就是平面光波光路器件,平面光波光路器件的研制是一件繁复的事情,研究成本高,制造周期长,如果可以在实际制造之前即对其进行数值模拟仿真,则可大大地降低研究成本。传统解析方法在面对越来越复杂的集成光子器件时已经显得力不从心,新兴的数值模拟方法则在这一方面有着不可比拟的优势。其中,本文所研究的时域有限差分算法(Finite difference time domain method, FDTD)由于具有计算效率高,精度稳定等优点,在实际工程问题中具有十分广泛的应用。本文采用Visual C++编写了FDTD通用计算程序,该程序采用PML(Perfectly Matched Layer,PML)完美匹配层作为吸收边界条件,从而实现各种光子集成器件仿真计算。采用MPI(Message Passing Interface)并行函数库,对FDTD并行计算中的关键步骤,如区域分割、进程网络拓扑结构、数据传输及通信函数的选取等进行了分析和优化,最后提出了一套FDTD并行计算方案并基于该方案编写了并行FDTD通用程序。为减少操作系统内存消耗,在unix系统下实现了64位并行FDTD运算。可利用本程序进行大内存、多节点三维光子器件结构仿真计算。二维并行FDTD程序的双节点并行效率可达93%以上,加速比可达1.88,而四节点并行效率也达到了80%,加速比可达到3.24以上；三维并行FDTD程序的双节点并行效率在90%左右,加速比可达1.8以上,而四节点并行效率在73%左右,加速比达到2.9以上。用该程序对条形波导,微环谐振器,立体耦合结构及沟槽结构等光学结构进行了仿真,并对它们的传播特性进行了定量分析,同时利用本程序进行优化设计,提高器件性能。