现代高性能处理器大都采用多核心技术，多个核心之间信息的交换效率是影响多核处理器性能的重要因素之一。随着处理器核心数量的不断增加，核心频率不断的攀升，核与核之间通信需求的带宽将急剧增加。如果采用传统的电学互连网络，高的通信带宽将会带来不可接受的功耗和延时，以及信号扭曲。片上光子互连网络，因为其具有低功耗、低延时、高带宽的优势，有望成为取代传统片上电互连网络的一种有效技术手段。而无阻塞的光学路由器是片上光子网络的核心器件之一，其性能将影响到整个网络的性能。　　本文从硅基波导的热光调制结构出发，到基于硅基微环谐振器的光开关，最后到基于微环谐振器光开关的无阻塞光学路由器，从开关单元到拓扑结构，全方位的对无阻塞光学路由器进行了优化。　　第一章介绍了片上光互连的发展情况，着重介绍了有望实现片上光互连的硅基光子技术研究进展，包括硅基光源，硅基调制器，硅基光开关，硅基探测器等。本章最后介绍了本文主要工作内容和创新点。　　第二章通过分析传统热光调制结构的不足，提出了改进的热光调制结构，并分析了新结构中三个主要参数对调制结构性能的影响。仿真显示，新结构的调制速度较传统结构的调制速度有较大提升。　　第三章对微环谐振器光开关进行了静态和动态的分析。静态特性分析方面，利用散射矩阵模型，对微环谐振器光开关的主要参数进行了推导，分析了不同耦合情况下直通端和下载端的幅度响应以及相位响应。动态特性分析方面，研究了微环谐振器光开关在不同耦合情况下直通端与下载端的群时延。通过将时间离散化，建立了微环谐振器光开关的动态模型，仿真分析了从直通态到下载态以及从下载态到直通态切换时切换时间与耦合系数的关系。发现了当满足临界耦合条件时，切换时间只与第一个耦合区耦合系数相关的现象。　　第四章通过分析已有的无阻塞光学路由器，结合微环谐振器开关的特性，提出了低损耗四端口无阻塞光学路由器。通过跟踪分析路由器工作时的链路建立情况，得出了单链路规则，并在此基础之上提出了N端口无阻塞光学路由器的通用构造方法。建立了光学路由器的仿真模型，仿真分析了不同五端口无阻塞光学路由器在实际网络中的性能，证明了用通用构造方法构造的无阻塞光学路由器在性能上与现有路由器可比拟，并在某些指标上优于现有结构。最后利用光学路由器与电学器件采用3D集成的特点，对通用构造方法构造的五端口无阻塞光学路由器做出了进一步的优化，使得链路平均交叉数减少到2.25个，为已报道的五端口无阻塞光学路由器中最小的。　　最后一张对全文进行了总结，并对后续工作进行了展望。