随着社会的发展和科学技术的进步,人们对信息服务的需求量与日俱增,社会对信息资源的依赖性越来越强。以全光信息处理为特征的智能光网络和以光纤到户为代表的信息服务宽带化的进程正在加速,光通信正向着超高速、超大容量、智能化、集成化、低成本和高可靠性的新一代光纤通信演进。由有源器件和无源器件组成的光分插复用器和光交叉连接设备,是全光通信网的关键设备；而光电集成器件较之分立的光电组件具有超高速、多功能、低噪声、高紧凑性、高可靠性、生产的可重复性好、造价低等诸多优点。因此研制集成化光电子器件已经成为光通信领域的研究热点之一,具有重大的实际意义。本论文工作是围绕以任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”(项目编号：2003CB314900)、黄永清教授承担的国家高科技研究发展计划(863计划)项目“用于可重构分插复用具有波长处理机制的平面光集成解复用接收器件的研究”(项目编号：2007AA03Z418)以及教育部“长江学者和创新团队发展计划”(IRT0609)、“高等学校学科创新引智计划”(B07005)等项目展开的。本论文针对可重构光分插复用器关键器件和技术,着重研究了几种关键器件以及楔形功能微结构的理论及其制备工艺。目的在于先研制性能优良易于集成的单元器件,然后使用楔形越层波导集成技术实现集成化器件。对易于集成的波导光开关、楔形波导在集成中的应用以及新型InP基半导体激光器的设计与制备工艺,都进行了深入的理论分析和试验研究,主要取得了以下成果：研究了可重构光分插复用器的实现技术,分别对其中的关键单元器件与技术,包括光交换开关、楔形越层波导、半导体激光器、光电探测器、以及波分复用器,介绍了其实现技术、工作原理和发展状况等；根据项目需要,结合实验室研究现状,重点研究了基于平面光集成的ROADM技术,提出解复用／开关(矩阵)／复用ROADM设计方案。设计了采用InGaAsP/InP材料,基于多模干涉耦合器的2×2马赫-曾德尔光开关；理论分析了其工作原理和载流子注入调制折射率的几种效应；采用光束传播法对光开关结构参数和传输性能进行了详细的仿真计算；光开关被设计为偏振不敏感且结构紧凑便于集成。优化的器件结构设计为实际器件的制备提供了理论指导。根据所设计的开关结构参数,实际制备并测试了基于多模干涉耦合器的2×2马赫曾德尔光开关；详细介绍了其制备过程,包括器件版图设计、外延结构生长、制备工艺步骤等,总结了对关键工艺的改进；搭建光波导与光纤对准耦合测试系统,对单个光开关进行了性能测试；测得开关在注入电流达到43mA时实现开关状态转换,开关在开状态和关状态的串扰分别为-19.2dB和-14.3dB。所制作的光开关在DWDM和OXC系统中有着潜在的应用。研究了波导与探测器集成的方式,分析了垂直楔形波导在非对称双波导集成器件中的应用；提出在非对称双波导集成探测器中引入垂直楔形耦合波导的器件模型；模拟了垂直楔形波导中的模场分布,并使用三维光束传播法对垂直楔形波导的耦合特性进行了计算；分析了楔形波导材料折射率与结构参数对其传输性能的影响,并与水平楔形耦合波导的性能进行了对比。与水平楔形相比,垂直楔形耦合波导应用于平面光集成中,能以更短的长度实现较高的耦合效率,利于减小器件尺寸,制作结构更为紧凑的集成器件。最后详细介绍了垂直楔形波导的制备方法。以InP基1.55μm量子阱激光器为例,对半导体激光器的制备工艺进行了深入的研究；掌握了从材料生长到后工艺制备的全套工艺技术；实现了上述量子阱激光器的室温连续激射,并对试验中遇到的技术难点进行了详细的总结分析；进行了量子点激光器的结构设计；介绍了采用MOCVD技术生长(B)InAs/GaAs量子点材料的工作进展。本章工作为课题组进一步研制大规模高性能光电子集成芯片、Si基InP材料系1.55μm半导体激光器以及长波长(B)InAs/GaAs量子点激光器打下工艺基础；对课题组顺利完成国家973计划项目等研究工作具有重要的意义。