结合有机聚合物材料和无机SiO2材料, 设计一种1×2多模干涉—马赫曾德尔干涉仪热光开关, 优化器件参数, 并对其性能进行模拟.利用化学气相沉积、光刻等工艺制备热光开关, 并对其波导形貌进行表征.为了测试器件性能, 采用ARM7处理器和InGaAs光电探测器, 设计并研制了一种光开关性能测试系统.该系统主要由低纹波线性供电电源、光电探测器、前置放大器、主放大器、信号调理器、模数转换器、主控制器、显示器等构成.采用商用光功率计对该测试系统进行标定, 其零点漂移小于0.5 dBm.在光开关电极上施加不同的直流驱动电压, 作为对比, 利用自主研制的光功率计和商用光功率计分别测试光开关某端口的输出光功率.实验结果表明, 两种情况下测得曲线的变化趋势一致, 均在驱动电压为10 V时, 输出光功率达到最小值.该测试系统具有良好的性能, 可满足实际测试需要.

针对两节独立反相集总电极聚合物Y型耦合器电光开关响应速度慢的问题, 通过对该器件两节电光区的波导进行推挽极化, 设计了一种无偏置行波电极高速电光开关.为了获得低的驱动电压、良好的阻抗匹配和光波与微波间较小的折射率失配, 对电极参数做了设计和优化.通过对施加的方波开关信号做傅里叶变换并结合行波传输线理论, 给出了一种用于建模和表征器件高频响应的解析分析法.对该器件的数值计算结果表明, 在1 550 nm中心工作波长下, 其3 dB状态电压为0 V, 开关电压为2.68 V, 上分支状态电压和下分支状态电压分别为-1.34 V 和 +1.34 V,器件的插入损耗和串扰分别小于3.55和 -30 dB, 10%-90%上升时间和下降时间均为3.90 ps, 截止开关频率可达128.2 GHz.

设计了一种高线性度、无偏置聚合物Y型耦合器电光调制器，它由Y型分束器、Y型合束器、两节推挽极化电光耦合波导构成的电光区和一个微带行波电极构成，给出了器件结构并对其参数做了优化。通过对施加的电学调制信号做傅里叶变换并结合器件的传递函数，给出了一种新型数值方法来建模和表征器件的静态和动态特性，推导并得到了器件的状态函数、静态响应、调制响应、三阶内调响应等表达式。计算和分析结果显示，器件的半波电压为2.69 V；3 dB调制带宽约为143 GHz；当调制系数为1%~10%时，基频信号对器件所产生三阶内调噪声的抑制比为60 dB~90 dB。所给出的理论和相关公式也可用于具有Y型耦合器结构的类似电光器件（如电光开关）的设计、建模和分析。

利用亥姆霍兹方程和有限差分法，给出一种用于分析聚合物SU8填充的双狭缝波导定向耦合特性的数值方法，推导出双耦合狭缝波导模式特性的特征方程，并做了离散化和稀疏化处理，得到耦合波导的模式场分布和有效折射率.通过求解最高阶偶对称和最高阶奇对称模式的有效折射率，得到TE和TM偏振态下定向耦合器的耦合长度.数值分析结果表明，当耦合间距小于800 nm时，耦合长度小于100 μm.利用椭偏仪测得狭缝波导各层材料的光学参数随工作波长的色散关系，研究分析了双狭缝波导耦合长度和模式损耗的色散特性.分析显示，随着工作波长的增大，两种偏振模式下的耦合长度均减小，且TM模式下的耦合长度大于TE模式下的耦合长度，当工作波长为1 550 nm时，二者分别为28.2和26.2 μm（两狭缝波导间的耦合间距为0.5 μm时）.同时，模式损耗也随波长的增大而减小，且TE模式损耗大于TM模式损耗，当工作波长为1 550 nm时，TE及TM模式的振幅衰减系数分别为5.65和3.16 dB/cm.

构建了一种五端口聚合物光路由器，由于四种不同半径的交叉耦合双环谐振器的谐振作用，该器件可完成二维平面内对四个信道波长的定点路由功能。由于聚合物材料和左右覆层材料具有较大的折射率差，四种微环的半径可小至14 μm，波导模式振幅弯曲损耗小于10-4 dB/cm。当不同信道波长沿不同端口输入时，得到了波长与路由链路的关系。计算结果表明，各信道波长沿各路由链路的插入损耗为0.03~0.62 dB，各路由链路on端口和其他off端口的最大串扰小于-39 dB，器件的尺寸约为626 μm×495 μm。与已报道的硅光路由器相比，该聚合物器件具有相似的微环半径和封装尺寸，且由于零静态功耗、低串扰、低损耗和处理工艺简单、价格低廉等优势，该器件在光片上网络中具有潜在的应用价值。