随着信息技术的飞速发展,人们对通信宽带与信息系统的智能化提出更高的要求。光子集成电路（PICs）在光互联、智能传感等领域的作用越来越重要。硅光子学凭借其与互补金属氧化物半导体（CMOS）的兼容性、高集成密度和低功耗,成为最有前途的光子集成平台之一。但是,仍然有一些障碍限制硅纳米波导和器件扩展到更多的应用,其中之一是偏振问题。本文的主要工作是运用硅基纳米波导和混合表面等离子体波导来制作各种偏振调控器件,以解决硅光子学中的偏振问题。本文以光学仿真和微纳制作为手段,对所设计的器件开展了一系列的研究工作。论文的主要研究工作如下:1.本文介绍了绝缘体上硅（SOI）波导对于提高光路集成度的重要性,并重点讲解了硅纳米波导的偏振问题。运用波动光学理论,以平板波导和条形波导为切入点对波导的传输特性进行分析,介绍常用的数值计算方法（有限元法和时域有限差分法）与边界条件（完美匹配层）,最后介绍了实验的制作流程与测试平台。2.本文介绍了亚波长光栅波导及其模式特性,首先设计了基于亚波长光栅结构的TM通过型起偏器,其消光比大于30 d B,插入损耗小于1 d B,带宽达335nm;其次,设计并制备了基于亚波长光栅结构的偏振分束器,器件耦合长度仅为～7.2μm,测试结果表明,消光比大于10 d B,插入损耗小于2.5 d B,工作波长范围为1460 nm-1610 nm。3.本文分析硅基纳米混合表面等离子体波导的偏振特性,包括波导尺寸、结构和波长等对其模场分布和折射率的影响,并与硅纳米介质波导和硅表面等离子波导进行比较。设计了基于弯曲方向耦合器的偏振分束转换器,该器件具有超小尺寸和宽带的工作特征。理论计算结果表明,在1550 nm的中心波长处消光比大于23 d B,插入损耗小于0.8 d B。在80 nm的带宽上,消光比大于17 d B,横磁偏振光转换为横电偏振光的偏振转换效率大于95%。