光交叉连接(OXC)和光上下路复用(OADM)模块是构成全光网的核心器件，而光开关是这两种模块的基本构成单元，因此它们在全光网中起着不可替代的作用。而在光互连领域，光开关及光调制器也起着极其关键的作用。由于对信息传递、处理速率的要求，需要响应快速、性能优良、成本低廉的光开关。近年来备受关注的SOI光开关和调制器件能够满足全光网和光互连对器件的要求，逐渐成为了国际上的研究热点。相对于热光开关，电光开关在高速响应方面具有极大的优势。本文重点对基于MZI结构并利用Si的等离子色散效应进行工作的SOI电光开关／调制器的工作特性进行了研究，并设计制作了性能优良的2×2电光开关和电光调制器。　　 交叉波导是光开关阵列中不可或缺的结构。对具有SOI脊型截面的交叉波导进行了模拟研究，得到了由直波导构成的交叉结构中的光场传输特性与波导截面尺寸、折射率分布、交叉角度等因素的变化关系。在此基础上提出了“光场衍射”的观点对交叉角度较大时的反常光场特性进行解释。进一步研究发现，由两条弯曲波导构成的交叉结构中的光场传输特性还要受到波导弯曲半径的影响，因此在横向、纵向位移相同的条件下，由S型、cosine型、sine型三种弯曲结构构成的交叉波导的串扰特性并不简单的遵循“交叉角度越大，串扰越小”的规律。数值模拟表明，在所考察的范围内，sine型弯曲交叉结构具有损耗最低、串扰最小的优点。利用MMI的自映像效应，在交叉波导中引入了多模干涉(MMI)区和渐变波导结构，交叉波导的工作特性得到了明显改善。　　 马赫-泽德干涉仪(MZI)巧妙的将对光场的相位调制转化为强度调制，因而具有调制功耗低、响应速率高的优点。根据MZI中的光场干涉原理可知，为了实现两个光场在“干涉相消”与“干涉相长”之间的转换，需要在两个相互干涉的光场之间引入π相位差。在传统MZI结构中，对光场的兀相位调制只由一个调制臂来提供。我们提出了具有非对称结构(非对称耦合器或非对称调制臂)的MZI，可以使两个调制臂分担这一π相位偏移，通过合理设计两个调制臂上均只需引入π/2的相位偏移即可完成整个调制周期。理论分析和数值模拟表明，非对称MZI比传统对称MZI具有更高的响应速率和更为优越的静态工作特性。　　 在国内首次设计制作了四种基于MZI结构的SOI电光型波导器件(两种2×2电光开关和两种电光调制器)，得到了调制时间为304ns的光开关，相应的响应频率约为3.3MHz，这是至今国内MZI结构的SOI电光开关的最好结果。2×2电光开关的插损为3.04dB，串扰为-15.82dB，消光比为16.9dB。而电光调制器的插损为2.07dB，消光比为11.4dB。在对测量结果深入分析的基础上，提出了利用辅助波导和隔离槽弥散光场进行合理导引的设计方案，以进一步提高器件的消光比。为改善器件调制特性，提出了一种自对准掺杂工艺以减小掺杂区与脊型波导侧壁的间距，可使器件的响应速率得到明显的提高。　　 SOI电光开关和调制器具有响应速度高的独特优势，是未来的器件发展方向。通过进一步的优化设计、改善工艺、减小波导尺寸，高速电光S0.光波导器件将会成为在全光网和光计算机中实现光互连的核心器件。