随着通信系统的速度与容量的不断提高,光网络将不断升级以满足未来数据传输系统的高性能要求。同时具有高响应速度和高量子效率特性的光探测器成为光通信与网络系统中的关键器件。波导探测器(Waveguide Photodetectors,以下简称WGPD)由于克服了量子效率与响应速度的矛盾,能同时实现高量子效率和高响应速度,成为国内外光探测器研究的热点。本文工作围绕高速波导型光探测器的结构设计和性能优化展开研究,并取得以下研究成果：1.建立了高速波导型光探测器WGPD的渐变耦合模型,详细分析了器件的能带、电场分布、载流子密度和电流密度等微观特性,详细阐述了器件的工作原理,分析了高速响应性能和量子效率性能等重要参数。2.研究了一种垂直taper型波导结构的光探测器。在该光探测器中,把波导层设计为垂直taper结构,光从taper较宽一端入射,增加了入射光纤与波导层的对准面积,进而提高了耦合效率,使波导型光探测器的外量子效率得以提高。仿真结果显示,垂直taper型波导光探测器的外量子效率达到32%,高速响应带宽达到20GHz。与平行结构波导探测器相比,外量子效率提高了7%,高速响应带宽也有所提高。3.研究了一种限制层渐变掺杂的波导型光探测器。在该光探测器中,把限制层的掺杂设计为从吸收层向两端电极逐渐增加的。由于掺杂浓度提高可以减小光探测器的等效电阻,而且可以引入电场,减小光生载流子的渡越时间,进而提高器件的高速响应性能。仿真结果显示,限制层渐变掺杂的波导型光探测器的高速响应带宽达到40GHz,与普通波导型光探测器相比,高速响应带宽得到显著提高。4.实验研究了波导型光探测器。详细介绍了波导型光探测器的外延片生长方法、后工艺加工步骤以及器件测试方法。参与制备了吸收层厚度为640nm的InP/InGaAs材料系波导型光探测器,并对其进行了量子效率性能的测试,得到了器件量子效率随入射光波长的变化情况,结果显示在1550nm波长处,光探测器的量子效率达到17.7%。