随着摩尔定律以及光通讯技术的日益发展需要。传统的电互连因散热、信道延迟和电磁干扰等因素的影响,难以满足迅速增加的通信量传输与交换。与金属互连相对比,采用光互连可以有效的解决上述的难题。其在损耗,串扰,带宽等方面具有巨大的优势而受到广泛的关注。其中硅基光电子技术通过利用成熟的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺与绝缘体上硅（SOI）平台,被认为是最有潜力的光互连方案之一。硅基调制器作为硅基光学链路中核心电光转换元件,其性能直接决定了光链路系统的信号传输能力。只有通过硅基调制器将外部的电信号加载入光信号后,其他的硅基光学器件才能进行光信号的传输与探测功能。因此,近年来硅基光电调制器一直是硅基光子学研究的热点。通过优化和改善硅基调制器的结构和参数,来提高器件的插入损耗、调制深度、波长响应带宽、调制速率等综合性能。同时基于不同的工作模块,也需要对调制器的特定指标进行独立的设计。基于此,光互连的产业化才能在未来得以更好的发展。本文针对硅基光电调制器进行如下三部分研究:首先研究了工作中心波长为2μm的硅基马赫曾德调制器结构,从改善2μm波段硅光调制器插入损耗的角度出发,设计了基于掺杂补偿的载流子耗尽型马赫曾德调制器结构,系统分析了移相器中载流子分布对于器件损耗和消光比的影响。利用商用数值仿真软件Lumerical进行计算,验证了器件模型的可行性,并得到了该移相器的优化设计参数。该调制器静态下的消光比为37.2d B。该器件实现了工作速率为40Gbps下5.7d B的动态消光比。其次,通过结合掺杂补偿型移相器的研究内容,从提高器件消光比的角度出发,研究了工作中心波长为2μm的光强平衡型的马赫曾德调制器结构。本研究采用多个马赫曾德结构级联形成高消光比的硅光调制器。该调制器除了沿用了上一个工作中所采用的掺杂补偿结构来优化两臂的损耗差,更进一步的,通过级联的马赫曾德结构动态平衡调制器两臂的传输损耗,达到两臂光强平衡目的。利用商用数值仿真软件Lumerical进行仿真,调制器两臂的损耗差可以在不同调制电压下始终保持在0.2d B以下,静态消光比可以超过60d B。在工作速率为40Gbps时,器件的消光比为9.8d B。实现了高消光比的马赫曾德结构。在最后,由于已报道的硅基光调制器的光学带宽较小,不足以实现大带宽范围的光学调制。因此在结合了前面两项工作的研究内容后,研究了基于光强平衡结构的等臂马赫曾德硅光调制器结构,并验证了该大带宽的马赫曾德调制器在1550nm波段下的可行性。通过标准CMOS工艺分别制备了常规型马赫曾德调制器和光强平衡型马赫曾德调制器。对两种调制器结构分别进行了静态测试和高速调制测试。测试结果表明了光强平衡型调制器拥有超过30nm的光学工作带宽。同时通过级联型马赫曾德的调制器结构,器件的静态消光比在不同工作波长下均能保持在20d B左右。在40Gbps的调制速率下,所测试的各个工作点的消光比变化不超过0.8d B。