在过去约70多年的信息化进程中,以硅材料为基础的集成电路技术通过不断提高集成度为科学技术的进步做出了巨大的贡献,以不同材料为平台的集成光学技术努力使器件小型化,催生了纳米光子器件。在光电融合,统一发展的过程中,在硅材料平台上进行微纳光电子集成,有望实现超大容量,超高速率,低能耗,低串扰的信息传输。为了进一步提高硅基光电子器件性能,本论文在逆向设计的思想下,就新型的光电子器件展开了研究。主要的研究内容和成果如下:（1）设计了一种可作为光混沌源的新型硅基微腔光机械系统。所提出的二维光机械腔是通过将纳米机械双梁谐振器引入到宽度调制的线缺陷光子晶体腔中而形成的。该系统能够实现强光机耦合,具有超小的有效质量及超高的光学品质因数。在有效运动质量小至11.3fg且模拟光学品质因数为5.97×10⁷的情况下,实现了光机耦合速率g₀/2π=458kHz。（2）提出了一种基于逆向设计的可调四通道波分复用器。在绝缘体上硅平台上,采用了先进的目标优先的逆向设计算法,在通道间隔60nm且器件尺寸仅为20.16μm²的情况下,实现了大约70%的传输和小于-13dB的信道串扰。同时,探索了针对器件折射率的改变,波分复用器目标波长的可调性。时域有限差分仿真表明,当折射率值增加时,四个通道的工作波长会发生均匀地红移。（3）提出了一种基于表面等离激元的双通道波分复用器。在银平台上,针对1380nm和1550nm两个波长,利用直接二进制搜索逆向设计算法,得到与设计目标匹配的空气孔的分布。当器件尺寸为0.5μm×0.55μm时,两个通道处的插入损耗为-0.67dB和-0.89dB。此外,比较研究了不同器件尺寸,不同单元尺寸的情况下的优化结果。在一定范围内,器件尺寸增大,单元尺寸减小,由于可调节的自由度变大,器件容易拥有更好的性能。（4）提出了一种基于表面等离激元的结构性彩色滤波器。该滤光片由四个MIM等离子体波导（一个输入接入波导,三个输出接入波导）和一个耦合区域组成。针对RGB三原色,利用直接二进制搜索逆向设计算法,得到了耦合区域中银与空气的相对分布。在0.5μm×0.55μm的尺寸上,实现了大于70%的透射率,并绘制了标准的国际照明委员会（CIE）1931色度图。