利用硅基狭缝波导结构可以有效减小波导的有效模场面积,提高其中的光强密度,进而增强其非线性效应。为了保证非线性效应的高效发生,入射光需要尽可能多地从光纤耦合进硅基狭缝波导,减小耦合损耗。但是,光纤和硅基狭缝波导之间模场的形状和尺寸极不匹配,直接耦合损耗很大,因而需要设计从光纤到硅基狭缝硅波导的模式转换器,实现高效、宽带的模式转换。从光纤到硅基狭缝波导的模式转换分为两个步骤实现：第一步从光纤耦合到硅基条形波导,第二步从硅基条形波导再耦合到硅基狭缝波导。论文首先回顾了光波导的基本原理以及波导数值计算方法,基于波导的模场特性,设计了一种光纤到硅基条形波导的倒锥形模式转换器,通过降低波导高度和偏移尖端硅波导的方法实现了偏振不敏感且高效的耦合。当尖端宽度为0.1 μ.m,高度为250nm时,TE模总损耗为0.483 dB,TM模总损耗为0.653 dB。当尖端宽度小于50 nm时,可以实现偏振无关模式转换,两个模式的损耗均约为0.2 dB。通过分段设计,转换长度优化为234 μm。通过高度降低或者尖端偏移设计,偏振相关度可以降到0.11 dB以内,而TE/TM损耗都在0.4 dB左右。基于硅基狭缝波导模场的特性,设计了一种硅基条形波导到硅基狭缝波导的模式转换器,在转换长度为20 μm、最小结构尺寸不低100nm的条件下,实现了99.2%的转换效率,高于95%转换效率的带宽为200 nm。通过进一步优化锥形波导的尖端宽度,转换长度减少了3μm,而带宽提高100 nm,实现了高效、宽带、结构紧凑、易于制作等优良特性。