随着通信业务的繁荣发展，人们对带宽的需求变得更加迫切，为了加快实现超长距离超大容量通信系统的步伐，光交叉复用器（Interleaver）引起了人们的广泛关注并成为了密集波分复用领域的研究热点。与常见的波分复用器相比，光交叉复用器的信道间隔更小，更满足现代光纤通信系统对密集波分复用技术（DWDM）的要求，而将交叉复用器用于波分复用系统中既能够有效地减轻后续WDM器件对波长间隔要求的负担，同时达到了提高传输容量的目的。实现交叉复用技术的方法有多种，其中阵列波导光栅型（AWG）型交叉复用器具有信道数多、串扰小、信号畸变小、结构紧凑、易于集成和性能稳定等诸多优点，已成为新一代交叉复用产品研究和开发的热点。本文对光交叉复用集成波导器件展开了研究。设计了一种基于阵列波导光栅结构的新型光交叉复用器件，并对其波导结构参数进行了仿真和优化。在集成波导芯片中引入电极控制结构，一方面实现对器件信道和信号波长的双重选择功能，另外也对制备工艺带来的阵列波导光栅中心波长漂移具有补偿作用。本论文中波导和电极的制备均采用的是CMOS集成电路制备工艺中的旋涂、光刻、刻蚀和真空蒸发工艺。本论文的主要工作可总结如下：（1）、提出了一种交叉复用集成波导模块，该模块在单芯片上混合集成了阵列波导光栅、多模干涉仪（MMI）和马赫曾德尔干涉（MZI）型热光开关。其中两级阵列波导光栅的信道间隔分别为0.8nm和1.6nm，能够对复合信号光中的奇数波长和偶数波长进行选择。同时，在阵列波导光栅和光开关中引入了控制电极，并对电极结构参数进行了计算和优化，以实现对芯片局部波导温度的精确控制，从而利用热光效应来实现对输出信道及波长的选择功能。（2）、自主合成了一种有机-无机接枝改性聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料。这种有机-无机复合材料具有热稳定性好、折射率可调节、与硅工艺兼容性好等优势，非常适合于制备热光器件。另外，对新型氟化光敏聚合物材料的波导制备工艺参数进行了摸索和优化，并利用直接光刻法获得了形貌良好的矩形波导结构。同时测试了材料的折射率调节范围，以及其在近红外区的吸收光谱特性，结果证明在光通讯波长范围内材料的吸收非常低，与常用的光刻胶材料SU-8相比，其光学损耗显著降低，这更加有利于降低集成波导芯片的传输损耗。（3）、利用氟化光敏聚合物材料和有机-无机复合型材料分别作为波导的芯层和包层，采用集成电路制备工艺中典型的光刻、刻蚀和真空蒸发工艺完成了集成波导芯片的制备，并对其进行了测试。输入-输出单模光纤之间的总插入损耗在5.55dB-6.86dB范围内（对于单个信道），信道串扰约为-25dB。加载在阵列波导处的蛇形电极结构用于调控阵列波导光栅的输出波长矩阵，以实现集成波导芯片的波长信道选择功能，测得电极阻值约为800Ω，对于一级AWG和二级AWG来说，其传输波长矩阵实现一次行向量平移所需的驱动电功率分别为10.5mW和6.5mW（对于单个信道）。MZI型热光开关的电极阻值约为200Ω，测得开关的消光比为18.2dB，驱动功率约为8.6mW。