随着无线通信技术的迅猛发展,光子器件已经成为通信革命的核心。集成各种用于光互连的光子器件,包括光源、光波导和光电二极管,对实现紧密型光子平台具有重要意义。此外,从材料角度出发,GaN及其合金,以（Al,In,Ga）N为代表,可以同时提供光发射、光传输和光检测的功能。通过引入合适的缓冲层来补偿晶格失配和热膨胀产生的残余应力来获得高质量的硅基GaN材料已经日趋成熟,这为片上光互连和光通信的发展提供了物质基础,开发一种用于可见光通信的集成光源、波导和光电二极管的单片系统。本文基于InGaN/GaN量子阱材料,对单片集成发射器、InGaN波导、InGaN定向耦合器和接收器的多组件光子集成系统完成了设计制备、光学模拟、物性表征等多阶段的工作。本文首先提出并制备了基于InGaN定向耦合器的光子集成芯片。当使用InGaN波导时,无需硅衬底剥离和背面减薄工艺即可实现片上光子集成,从而简化了制造流程。但是,为了提高可见光通信的光子响应速度,本文创新性地增加SiO₂隔离层,同时减小二极管器件有源区的有效尺寸,以减小结电容。然后基于光束传播法（BPM）,对InGaN定向耦合区的传输和耦合效率进行模拟仿真,优化器件结构。最后,利用测试平台对制备的器件进行物理表征,通过实验验证得出本光子集成芯片能实现100Mbps自由空间通信和80Mbps片内通信,为从片上到平面内可见光通信的多面应用铺平了道路。