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绝缘体上的硅(SOI)材料是制作平面光波导器件的一种主要材料，具有良好的光学、电学和机械特性。制作的平面光波导器件具有与集成电路兼容的加工工艺、成本低、可靠性高和适合批量生产的优点。 光分波合波器是密集波分复用(DWDM)系统及光网络系统中的核心器件之一，是所有波长选择性功能的硬件基础。刻蚀光栅式分波合波器(EDG)具有结构紧凑、可靠性高、成本低等优点。因此研究基于SOI材料的EDG具有非常重要的意义。 制作垂直、光滑的光栅槽面是制作EDG的关键。论文采用无切换的电感耦合等离子体刻蚀(ICP)技术在SOI材料上刻蚀出垂直度好于89°、均方根表面粗糙度小于10nm的刻蚀侧壁。通过版图和工艺参数的优化设计，较好地解决了ICP刻蚀技术在SOI材料上的Lag和Notch效应。 SOI材料的多模平板波导也是影响器件性能的重要因素。论文用数值模拟和模式重叠积分法研究了平板波导基模经倾斜光栅槽面反射后产生高阶模的问题；首次用权重重叠积分法研究了大截面脊形波导和多模平板波导间的耦合问题；论文同时也用一种更为简单的限制系数法估算了脊形波导和平板波导的耦合效率。在此基础上，从平板波导多模问题的角度，给出了器件的波导结构和工艺误差对器件串扰的影响。 集成波导拐弯微镜可以在很小的空间内改变波导的方向，因此对减小平面光波导器件的芯片面积有重要意义。论文首次在SOI材料上设计并制作了IWTM。系统地讨论了ICP干法刻蚀法、湿法各向异性腐蚀法和ICP刻蚀与湿法腐蚀相结合的两步法在制作IWTM时的适用范围和优缺点。采用KOH各向异性腐蚀和ICP干法刻蚀制作的IWTM的损耗分别为1.48dB／镜面和1.7-1.9dB／镜面。 论文首次设计、制作了基于SOI材料的结构紧凑的EDG。EDG的最小片内损耗小于5dB，最小通道串扰约22dB。在SOI材料的器件层厚度为5μm时，偏振相关中心波长漂移(PDCW)约为0.08nm-0.13nm，偏振相关损耗(PDL)小于0.5dB。通过使用带多模干涉(MMI)结构的输入波导，得到了1dB和3dB带宽分别为0.64nm(79GHz)和0.87nm(108GHz)的通带平坦化的传输谱线。目录 光刻工艺中光栅槽面的圆角效应是目前损耗的主要来源。而串扰则主要来自制版过程中的缝纫误差。通过使用更先进的光刻工艺、更均匀的501材料及进一步完善ICP刻蚀工艺，将可以把器件串扰和损耗指标做到可以和其它材料上的EDG型分波合波器或阵列波导光栅(AWG)竞争的水平。