近年来,随着光电子产业的蓬勃发展,各种功能多样、结构繁多的光学波导器件随之出现。但是光学波导器件的折射率分布情况以及几何尺寸对光波在其中传输的影响很大,给器件的设计带来极大困难。传统的依靠实验手段设计光波导器件显得耗时耗力。因此借助CAD手段,通过对光波导器件模拟分析和设计,进而研制高性能、高精度的光学器件显得尤为重要。光电子CAD技术的发展,对光学器件的设计、仿真光学传输过程及光学现象等方面具有重要的理论价值和实际意义。在新一代光信息网络系统中,光开关和光调制器等光子器件起着重要的作用。光开关在实现光路中光信号的路由选择、波长选择、光交叉连接和自愈保护等方面有着广泛应用。光调制器是高速、长距离光通信的关键器件。它在整体光通信的光发射、传输、接收过程中,被用于控制光的强度,其作用是非常重要的。热光光开关和调制器等热光器件由于具有制作工艺简单、开关调制性能良好、消耗功率低等特点,国内外各个研究机构均已对其开展了大量的研究开发工作。本文的主要工作是对热光器件工作机理——热光效应进行计算机仿真模拟工作,研究和实现了一种精度高、计算速度快的计算热光器件温度场分布的数值算法,并将其作为一个完整的功能模块集成于光学芯片CAD仿真软件系统中。本文完成的主要工作为:首先,讨论了热光器件的工作机制——热光效应的理论原理和热光效应温度场分布仿真的基础——热传导理论,并简要分析了了目前常用的有限差分法解决数值计算问题的方法,讨论了快速取得高精度近似解的方法。其次,分析研究了包括聚合物热光器件和硅基SOI热光器件在内的常见的热光器件的器件结构,并在此基础上建立热学分析模型,对热光器件的热学性质进行合理的近似,完成了对热光器件温度场分布的数值模拟计算;通过温度场分布实现对热光器件热光效应的数值仿真,并采用FORTRAN语言编写了整个算法程序。接着,分析利用提供的通用图形编辑模块中图元操作的关键技术,设计新的绘制图元,以支持热光效应仿真模块的人机交互体验;利用混合语言编程技术实现热光效应仿真算法模块在光学芯片CAD仿真软件系统中的集成。最后,介绍了热光效应仿真算法在光学芯片仿真系统中的仿真实例,分析了仿真结果输出模块中对仿真数据的后期处理效果。由于热光效应直接决定了热光器件的性能,本课题的研究为优化器件结构、制作性能良好的热光器件打下了基础,具有重要的实用价值。