当前社会发展的重要科技产业,从高性能计算机到通信网络,对高速互连以及大容量信息传输都提出了更高的要求。而随着集成电路制造工艺节点的提升,微电子器件尺寸接近物理极限,导致电互连存在延迟和能耗等问题。因此以光子作为信息载体的光互连技术得到更多的关注。本文从解决基于绝缘层上硅（SOI）材料的硅基光互连技术的偏振敏感问题出发,设计可对片上输入随机偏振态进行控制的偏振分束旋转器件（PSR）,实现光纤输入片上系统的偏振态的调控。基于模式跨偏振耦合原理,设计了脊型波导构成的定向耦合结构PSR。利用脊波导对TM模式限制较弱的特点,在较短的距离可获得更高的模式耦合转换效率。使用软件Lumerical的有限差分时域算法（FDTD）进行仿真,最终得到器件在1550nm工作波长下,对TM模式实现了96%的转换效率,发生模式转化的耦合区长度仅有12μm。为提高耦合型偏振分束旋转器的带宽,设计了反向锥形定向耦合结构的偏振分束旋转器。通过对反向锥形波导宽度变化以及耦合区长度关于器件性能的优化,使得高效耦合转换在较大的波长范围内得以实现,同时器件的工艺容差也得到提升。最终TM模式的消光比在波长1500nm-1630nm内,大于20d B。并且耦合波导宽度在20nm范围内变化时,器件仍保持消光比大于15d B的较好性能。考虑工艺制作实现条件,以及与条形波导器件的集成,设计了基于模式演化原理的锥度变化双层刻蚀波导级联反向锥形耦合结构的PSR,锥度变化的双层刻蚀波导部分保证了宽波长范围内高效TM0-TE1的转化,反向锥形耦合结构保证了TE1-TE0的分离转化部分的波长不敏感。器件仿真结果显示在200nm波长范围内,器件的消光比可以达到20d B,插入损耗小于1d B。基于顶层硅厚度220nm的SOI晶圆片,采用CMOS工艺兼容的硅光器件加工工艺,对双层刻蚀PSR器件流片制备。概述硅光器件的主要制备工艺技术,并对本文PSR器件的制作流程进行介绍。对加工得到的PSR器件进行实验测试,并分析了测试结果谱线。最后对当前研究工作内容进行总结,并对偏振分束旋转器未来的发展应用方向做出展望。