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近年来,随着光通信系统、光计算和光网络的飞速发展,人们对光电子器件的性能要求越来越高。基于新型微纳结构的光子集成器件已经成为高速光电器件发展的必然趋势之一。随着通信容量的快速增长,网络终端和节点设备的能耗、体积和可靠性越来越来成为严重的问题,传统的光电子器件由于其材料、结构和工艺的自身限制因素,已经很难满足人们对新一代信息技术发展的需求。随着微纳技术的发展,现在的新型微纳光电子集成器件具有体积小、可靠性高、功能强等优点,必将成为新一代信息技术发展的方向,而亚波长光栅(Sub-Wavelength-Grating, SWG)作为一种新型微纳结构,应用于高性能光电子器件的研究开始得到了人们极大的关.注,特别是当亚波长光栅结构进入纳米尺度,采用特殊图案,甚至非对称结构时,会产生新的光学现象和物理规律。针对亚波长光栅的研究将有助于高性能光电子器件的发展,并推动包括光通信、光网络在内的多领域器件的快速发展。本论文围绕亚波长光栅展开理论和实验研究工作,论文具体工作成果如下：1.论文研究了分析衍射光学元件的基本方法,并基于矢量衍射理论-严格耦合波分析法对一维矩形亚波长光栅进行了理论分析和计算,得出亚波长光栅在不同偏振模式下的衍射效率公式。2.详细论述了基于亚波长光栅结构的等效媒质理论,根据麦克斯韦理论,光波的电磁场在边界处连续的条件和长波长极限的假设,导出了一维亚波长光栅结构的TM偏振和TE偏振光的零级等效系数,并用其分析了亚波长光栅各个参数对其衍射效率的影响。3.针对1550nm处光通信系统的要求,设计了一种基于SOI (Silicon On Insulator)材料的亚波长偏振光栅,分析了光栅周期、光栅深度、占空比和面型的变化对其偏振特性的影响,此种光栅结构可使TM模式衍射效率达95%以上,TE模式衍射效率小于5%,并且对比不同结构的亚波长光栅的偏振特性,结果显示矩型的亚波长光栅结构具有良好的偏振性能。4.设计并成功制备出基于SOI材料的亚波长偏振光栅,并将其实验结果和理论仿真结果做了对比分析,最后得出实验和理论仿真结果基本相符,从而验证了我们所设计光栅的正确性。5.等离子体增强化学气相沉积法(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)作为亚波长光栅的重要制作工艺,对PECVD的原理和工艺进行了深入的分析和试验研究,并最后整理和规范了PECVD的操作流程、常见故障及问题的处理方法。