近年来,单一芯片上可集成的处理器核的数目越来越多,基于电互连的片上网络在通信时延、能耗和带宽等方面都具有严重的瓶颈。随着与CMOS工艺兼容的硅光技术的突破发展,使得光互连技术在片上网络的应用成为可能。光互连技术不仅能够满足片上网络对能耗、时延、吞吐量等性能的高要求,而且还可以大大地提高网络中的数据传输速率,使得光片上网络成为当前的研究热点。微环谐振器是构成光片上网络的主要光器件,由于光信号在这些基本光器件的传输过程中存在不理想的耦合,其一部分能量会不可避免的泄漏到其它信号中成为噪声,导致不同的光信号间产生串扰,影响光路由器甚至整个光片上网络的性能,从而降低光片上网络的可靠性,可靠性的研究对于光片上网络的性能非常重要。本文针对多级和多波长的光片上网络中的可靠性问题进行了研究,重点分析了串扰对光片上网络可靠性的影响。本文首先介绍了多级间接互连网络、波分复用和波长路由技术在光片上网络上的典型应用实例,总结了现有光片上网络中串扰问题的研究现状。通过分析光信号在硅光器件中的传输特性,探讨了光片上网络中串扰产生的原因,并建立了波导交叉、光平行交换单元和光交叉交换单元的串扰分析模型。在此基础上,针对Crystal光片上网络中的路由器结构和网络布局,建立了相应的分析模型,分别在路由器级和网络级分析了光路由器和Crystal网络中的损耗、串扰噪声和信噪比。最后,研究了多波长光片上网络中的串扰问题,通过分析多波长光片上网络中不同的波长信号传输时的相互影响,对网络中的基本光器件和光交换单元的串扰进行了建模,并针对WANoC结构的多波长光片上网络和光路由器中的损耗、串扰和信噪比进行了详细的分析,通过理论计算和具体分析验证了损耗和串扰分析模型的正确性。