近年来,计算机网络、电信网和有线电视网的发展大大促进了大容量光纤通信系统的发展,光纤通信用光器件自然水涨船高。为了降低光纤通信设备的功耗和体积,新型结构的光器件成为人们研究开发的热点。新型集成光学器件更是未来光器件的发展方向。本文独立提出了一种新型大角度Y分支波导,在保证损耗较小的前提下大大地减小了集成光学中器件的尺寸和功耗。本文首先介绍了集成光学的发展历程,以及在国际上低损耗大角度Y分支的研究动态。然后,在计算了渐变折射率波导对光的弯曲和偏转能力的前提下,独立提出了一种基于渐变折射率波导的新型Y分支波导。渐变折射率波导的折射率分布不同,Y分支波导的性能也不相同。本文以三种折射率分布为例,详细讨论了每一种分布的适用条件,并以第一种分布为准,给出了新型Y分支波导的设计方案。由于本文所用的仿真方法是有限差分光束传播法,因此对二维和三维的有限差分光束传播法作了详细介绍,同时对其中的关键算法追赶法和交替方向隐式法加以具体叙述。然后,编写了二维和三维有限差分光束传播法的相应程序,并以实际例子验证了所编写程序的正确性。为了检验所提出的新型Y分支波导在理论上是否可行,本文运用二维和三维有限差分光束传播法进行了仿真。二维仿真时分支角度为20°和30°的Y分支波导损耗分别为0.31dB和0.39dB,而相应的普通结构的Y分支器则不能有效约束光波传输。三维仿真时分支角度为20°和30°的Y分支波导损耗为1.46dB和1.59 dB,也比较小。最后,本文将新型Y分支波导应用到具体的光器件当中,并进行了二维仿真。在1×4光分支器中,应用三个分支角度为14.3°的Y分支波导,在保证损耗较小(0.33dB)的情况下,器件的长度比普通1×4光分支器大大减小。在MZ干涉式光调制器中,应用两个分支角度为14.3°的新型Y分支波导,实现了调制器中两臂的干涉相长和干涉相消,而器件长度也大大减小。本文的研究为这种新型的Y分支波导提供了详细的理论和设计,进行了大量的仿真,证明了这种器件在理论上的可行性。为下一步器件的研制奠定了理论基础。