光波导是利用介质材料的折射率不同将光限制在三维狭小空间内进行传播的结构,并且是用于连接集成光路中各器件的重要元件。目前,集成光学技术迅速发展,为增强其信息传递和处理信息的能力,对于波导的集成化和微型化的要求也越来越高。这就需要设计出结构更复杂,损耗更低的波导。在论文中,探讨了波导的基本结构,制备方法。以经典的光学理论和电磁学理论为基础,分别从几何光学角度和麦克方程组以及边界条件的角度出发,得到了光波在波导中的传输途径,推导出了波动方程。随着复杂结构波导的应用越来越广泛,普通的理论分析很难得到准确的解析解。文章中介绍了光束传播法的基本求解过程,以有限光束传播法为重点,把上面得到的波动方程的求解进行一系列的转化、处理,推导得到了有限光束传播法的数学表达式。光波导的传输损耗直接影响着它在信息处理方面的应用,为了设计出损耗低、效率高的波导,以Yb:YVO4晶体为介质材料,用仿真软件模拟了波导结构的不同参数(如长度、宽度、深度等)对于光波在波导中传输的影响。通过模拟得到在单线波导中,波导宽度影响光斑的横向尺寸,波导深度影响光斑的纵向尺寸,当波导宽度等于波导深度时光斑为一个圆斑,同时逐渐增大宽度和深度的值,光斑尺寸不断增大。同时发现波导衬底材料折射率对光场影响不大。双线波导与单线波导的模拟结果不同。双线波导的光场分布与双线距离有关,光斑尺寸随着深度、宽度值的改变先变小后稳定再变大。利用简单的平-凹腔为谐振腔,来研究Yb:YVO4晶体的调Q特性,使用初始透过率T0=99.3%的Cr4+:YAG晶体作为可饱和吸收体,得到的激光平均输出功率为0.87 W,脉冲重复率为71.6 kHz,斜效率为31.25%,脉冲能量为12.2μJ,重复频率为87 ns,峰值功率为0.14 kW。实验过程中发现,只有在可饱和吸收体的初始透过率比较高时,才能实现稳定的被动调Q。