基于阶跃型折射率光波导结构的高密度光子集成器件技术的快速发展使得紧凑型多功能光路集成(OIC)成为可能。而对这些光子器件和集成光路的精确和有效的建模、仿真和设计就显得更加具有挑战性。在这些数值模拟过程中，必须考虑一些很重要的影响因素，如光场的矢量特性、宽角(WA)的波导结构和纳米尺寸的波导结构等。本文工作的主要目的是探索和建立起一些全新的数值方法，来实现对强导型和复杂结构的集成光波导的建模和模拟。　　 本文提出了一种新颖的三维(3D)全矢量光束传播法(FV-BPM)。该方法基于交替方向隐式(ADI)格式，在光束的传播方向上，具有二阶精度(O(△z2))。在我们的格式中，每一个子步长包含两个三对角线性方程、一个上三角线性方程和一个下三角线性方程。它们都可以使用非迭代方法求解，如托马斯算法、直接回代法等。因为该方法是非迭代算法，所以极大的提高了计算效率。通过和其他传统算法的比较，该算法也同时具备了很高的精度。　　 其次，本文提出了一种新颖的基于在光束传播方向上的一般化多步法的宽角光束传播法(WA-BPM)。借助于自然指数函数e的原始定义，光束传播方程中的平方根运算符的指数形式可以用连乘格式来近似替代。这样的近似处理在径向上可以一般化至任意阶的精度。该算法可以被很容易地运用在对两维(2D)平板波导和三维(3D)波导结构的数值模拟中。通过与已有的算法做比较，模拟结果显示，该算法具有更高的精度，径向取样步长△z可以取得更大。计算结果表明，选择合理的控制系数α，可以有效的抑制三维波导结构半矢量或全矢量分析时经常产生的辐射模的干扰。　　 新型的纳米狭缝波导对光场具有很强的约束能力，可以将光场的大部分能量约束在狭窄的纳米尺寸的低折射率芯层区域。本文针对于对称狭缝平板波导的特性，提出了一种新颖的使用非均匀离散格式的4阶精度(O(△x4))有限差分算法(FDM)。对于在光场的本征值方程中出现的含有电场的二次微分项，改进的4阶精度离散格式被使用来代替原有的2阶(O(△x2))离散格式。而在水平方向上针对纳米波导的芯层相对于包层很小的特点，计算格式中使用了非均匀离散网格的技术，在纳米尺寸的芯层区域取样点较密，而在包层区域取样点较疏。最后得到的本征值方程通过位移反幂法(SIPM)解出。最后的数值模拟表明，该方法比传统的算法具有更高的精度和更快的模拟速度。