硅是一种重要的通信材料,广泛应用于各种通信元器件,在现代通信领域具有举足轻重的作用。随着现代通信技术的发展,硅光子学也得到了极大的发展,用硅做成发光器件一直是硅光子学研究中的基础,也成为许多科学家的攻克目标。而在硅波导中产生超连续谱即是一种有效的方案,它对硅光子学的发展和通信行业的进步具有十分积极的意义。除此之外,硅还是一种重要的非线性材料,硅的非线性系数比常规光纤大很大,在硅材料中研究超连续谱可以更深刻地了解各种非线性效应在硅材料的相互作用,丰富现有的光学理论。这也是本论文选题的因为。　　 本论文首先介绍了硅光子学的研究内容和硅基发光的国内外研究进展。　　 接着分析了硅波导中各种非线性效应和介绍了硅波导的分类、制备工艺以及硅波导超连续的研究进展。　　 然后通过麦克斯韦方程组推导出硅波导的广义非线性薛定谔方程,并以此建立了适用于皮秒脉冲沿TE模方向入射的传输模型。并依据此模型通过数值模拟研究了当入射光为皮秒脉冲时色散、自由载流子浓度、初始脉冲的脉冲宽度、初始功率以及波导长度对产生超连续谱的影响,结果表明:在ps脉冲入射时,色散效应可忽略不计；自由载流子浓度在脉冲前后沿的差别会影响光谱展宽的对称性；出射光谱随入脉冲功率的增加而增加,并且由于双光子吸收及自由载流子吸收的作用,当功率达到一定水平后,展宽速度随功率的增加而减慢,光谱展宽也趋于稳定；当初始脉冲进入波导时,非线性效应几乎同时产生,并且随着传输距离的增加,光谱功率密度逐渐降低,导致非线性效应的减弱,使光,谱展宽速度减慢并趋于停止。　　 最后建立了适用于飞秒脉冲沿TE模方向入射的传输模型和飞秒脉冲沿与TE模成角度入射的传输模型,并在这两个模型的基础上通过数值模拟研究了超连续的演化过程,色散、波导长度和入射光强对超连续的影响以及入射光偏振方向不沿TE模方向与沿TE模方向入射的差别,并得到如下结论:在飞秒脉冲入射情况下,超连续谱的产生主要是高阶孤子分裂的过程,分裂过程中所产生的低阶孤子和色散波是光谱展宽的主要因为；通过改变二阶色散的大小可以改变孤子发生分裂所需要的传输距离和出射光谱的展宽宽度；三阶色散是高阶孤子的微扰,只有B3不为零时才会发生孤子分裂而使光谱产生剧烈展宽；由于孤子分裂速度很快,因此在飞秒脉冲入射下只需要几毫米即可得到大范围的光谱展宽,并观察到了展宽的饱和现象；当光不是沿着TE模方向入射时,由于XPM效应的作用,非线性效应将增多,从而促进光谱的进一步展宽,并且展宽随着与TE模方向的夹角由0到π/4增加而增加,并在π/4处达到最大。