随着信息时代的快速发展,人们对信息传输速率和传输容量的要求越来越高,传统的电通信在传输速率和带宽方面已经无法满足人们的需求,全光通信的出现很好的解决了这些问题。基于四波混频效应的全光波长转换很好的促进了通信波段和中红外波段的全光信号处理的发展。氢化非晶硅具有高非线性系数,低的传播损耗,低温下极易集成低成本小体积的光学器件和极低的双光子吸收等优点,并且加工工艺日渐成熟,适应集成光学的发展,逐渐成为实现全光波长转换的理想平台,在芯片上光学通信领域有着良好的应用前景。本文主要的工作是氢化非晶硅波导中基于四波混频效应的全光波长转换的研究,主要内容如下:1、首先介绍了氢化非晶硅波导的研究背景,以及非晶半导体的发展。其次,分析了氢化非晶硅波导的结构以及其非线性特性并且分析了造成波导损耗的主要因素以及不同的耦合方式。最后,分析了全光波长转换器的分类和研究进展。2、介绍了由非线性传输理论推导非线性薛定谔方程的过程,并基于非线性薛定谔方程对四波混频效应进行了理论分析。同时讨论了常见的实现高效四波混频效应的方法。3、基于简并四波混频理论研究了加有Si3N4中间层的氢化非晶硅波导中的宽带波长转换。通过优化设计波导,理论上可实现波长转换带宽为490 nm和转换效率高达11.4 dB。4、基于四波混频效应在氢化非晶硅脊形波导中理论上实现了中红外波长转换,在正常色散区实现了宽带相位匹配,并且利用该波导,在泵浦功率为70 mW,波导长为2 mm下,实现了转换效率为-14 dB和转换带宽为900 nm的中红外波长转换。