光栅作为光学中重要的器件之一,在激光器、波分复用(Wavelength-Division Multiplexing,WDM)、传感和色散补偿等领域获得了广泛的应用。随着硅基集成光子学的快速发展,学者们对布拉格波导光栅进行了深入的研究,其已经成为了硅基集成光子学中重要的器件之一。这是因为基于SOI(Silicon-on-insulator,SOI)的光栅制作工艺简单,与CMOS工艺兼容、便于大规模生产、工艺简单、成本较低。同时高折射率差的SOI也使得硅基波导光栅的结构更加紧凑。硅基多模波导光栅作为波导光栅器件的一种,具有容差大、复用方便等优势,能够实现不同模式之间的转换,近期受到了人们越来越广泛的关注。因此,进一步研究硅基多模波导光栅,设计新型多模波导光栅功能性器件是非常有意义的课题。本博士学位论文研究目的是设计基于多模波导光栅的新型滤波器,主要创新和工作在于:1、基于非对称多模波导光栅和非对称渐变定向耦合器的结构,提出并研制了一种新型低插损的带通带阻型光栅滤波器,解决了布拉格波导光栅滤波器反射信号不利于光源稳定性的问题,实验测得下载端的插损仅为0.6dB,并以此结构设计了片上的上下路型光栅滤波器。在此基础上设计了基于多模波导的相移光栅滤波器,实现了超窄带宽的带通滤波器。2、提出了一种轴向切趾的多模波导光栅滤波器,通过条形多模波导光栅两侧光栅齿的相对位置的移动,实现两侧光栅相位的调节,进而有效的抑制了硅基波导光栅滤波器旁瓣。从理论上对不同带宽、不同切趾系数的旁瓣抑制能力进行了分析,然后实验中测得下载端消光比大于18dB,有效的验证了这种结构的旁瓣抑制能力。这种轴向相位切趾结构解决了幅度切趾的光栅单边旁瓣抑制效果差的问题,同时还具有制作工艺简单、容差大的优点。3、基于两个级联的非对称多模波导光栅,提出了一种超大范围可调的环状带宽可调滤波器。这种结构通过两个光栅的级联实现了下载端的带宽可调,且通过环状上载功能同时实现了直通端信号的可调。相对于其他基于级联光栅的带宽可调滤波器,本文的设计避免了能量的浪费。通过热电极调节两个光栅滤波器的谐振波长实现了滤波器带宽在117GHz-1.572 THz范围内的连续可调。相对于采用微环和MMI的结构,这种结构没有FSR(自由光谱区Free Spectral Range)限制,带宽调节范围大。对于实现可重构的片上光网络具有重要的意义。