光调制器是光互联、光通信和光信号处理的核心器件之一。硅基光子学近年来发展迅猛,为研制可大规模集成的高速光调制器提供了机遇。研究表明,利用硅材料的等离子色散效应,可以用于实现高速硅基调制器。　　本文围绕硅基微环,设计可以产生不同码型的调制器结构,设计调制器的功耗与可支持带宽之间的折衷关系,探索硅基调制器的电学结构。本文的主要内容包括以下几个方面:　　(1)单环归零(RZ)调制器的设计和研究提出了一种基于单环双耦合调制结构的无啁啾RZ调制。这种调制结构的优点在于,只需一个微环即能产生包含RZ-OOK和RZ-PSK信号在内的多种RZ码型。通过静态分析和基于时间耦合模理论的动态分析,理论上观察了该调制结构的功耗和带宽等性能。分析表明,通过在输入输出耦合区加载不同极性的NRZ和时钟信号,这样单环结构可以实现三种不同的RZ码型:归零相位调制信号(RZ-PSK)、载波抑制归零调制信号(CSRZ)和归零幅度调制信号(RZ-OOK)。仿真给出了调制速率为10Gbit/s下各种码型的调制结果,验证了设计的可行性。　　(2)双环耦合调制器的设计与分析为了研究调制器调制功耗和可支持带宽之间的折衷关系,我们设计了一种双环耦合调制结构。在这种结构中,中间波导分别和上下两环耦合形成一个三端口耦合区。理论分析和仿真结果表明该双环耦合调制器的调制效率和可支持的调制带宽与耦合区的耦合系数的设置有关。当耦合系数设置使得此调制结构可支持较高的调制带宽时,其所需的调制功耗高;当通过调节耦合系数降低该调制结构的调制功耗时,它能支持的调制带宽较小。通过对这些结果的观察,初步印证了关于功耗和带宽存在折衷关系的猜想。　　(3)硅基调制器的中新型电学结构设计及应用为了今后对调制器制备作铺垫,我们还尝试了对电学结构设计的研究。我们利用电学仿真软件,了解周期交趾pn结结构具有高的调制效率的优点。我们设计了一种基于PIN二极管或PIP结的硅基线性电极。它的特点是中间本征区宽度沿波导纵向线性变大。加载电压后,可引起载流子浓度沿波导方向发生阶梯变化。其直接应用是,可实现啁啾可调光栅。