基于SOI (silicon-on-insulator)结构的硅线波导因其成熟的制作工艺、较高的非线性系数以及对光场的强约束能力而被广泛应用于非线性信号处理领域。本论文主要研究了硅线波导和微环谐振腔中四波混频效应,建立了理论模型,并针对波长转换应用进行了优化设计,通过实验的方法实现了10Gb/s数据信号的全光波长转换。首先简单介绍了硅光子学的研究现状以及硅线波导中基于四波混频效应的波长转换原理。接着对矩形截面硅线波导中的四波混频效应进行了理论建模和性能优化,并分析了波导中损耗以及吸收效应对于波长转换性能的影响。建立了双泵浦四波混频波长转换的模型,并分析了该方案对波长转换带宽的扩展效果。考虑自相位调制和交叉相位调制的非线性相移的影响,建立了微环谐振腔中四波混频效应的改进模型,并分析了该波长转换的波长选择特性和转换效率的影响因素。从实验上实现了硅线波导中连续光和脉冲光泵浦的四波混频波长转换,将加载的10Gb/s数据信号成功转换到了闲频光上,测试了转换信号的转换效率、误码率等特性。实验结果表明,脉冲泵浦的波长转换在误码率方面更具优势。