光电子器件的发展与应用推动着光通信系统的进步。SOI(Silicon-on-insulator)光波导技术同时具有优异的电学和光学性能，并且与成熟的硅基CMOS工艺完全兼容，是发展低成本的光子集成回路的重要趋势之一。光耦合器和可调式光衰减器都是密集波分复用(DWDM)光通信系统中必不可少的关键器件。本文围绕基于大截面SOI单模脊形光波导结构的弯曲波导、光耦合器和电光可调式光衰减器展开研制工作。 SOI光波导采用脊形波导结构可以实现大截面尺寸的单模传输。采用有效折射率方法分析了SOI脊形光波导的模式特性，得到了与已报道的实验结果相吻合的单模条件。利用有限差分方法，获得了SOI脊形光波导和标准单模光纤之间模场失配损耗与波导几何结构参数的关系，为优化波导结构参数，最大限度地减少耦合损耗提供理论依据。 在光子集成回路中。实现传输光场方向改变的波导弯曲是不可避免的。利用有限差分法光束传播法(FD-BPM)分析了曲线型SOI脊形弯曲波导和S型SOI脊形弯曲波导的损耗特性。利用时域有限差分方法(FDTD)分析了大截面的全内反射型90°SOl脊形弯曲波导的器件结构参数对器件性能的影响，为制备低损耗的弯曲波导提供了理论依据。利用硅反应离子刻蚀工艺实验制作了损耗为0.52dB的全内反射型90°SOI脊形弯曲波导。 利用FD-BPM方法模拟分析了Y分支SOI波导耦合器和1×2对称干涉SOI多模干涉耦合器的光场传输特性，分析了它们的波长带宽和制作容差性。在SIMOX SOI晶片上，实验制作了这两种集成光波导耦合器，得到比较均衡的功率输出。利用FDTD方法系统地模拟分析了大截面的T分支SOI波导结构的结构参数，光场传输特性和器件性能。T分支SOI波导耦合器具有较宽的波长带宽，制作容差性好，而且器件尺寸小，容易实现大的输出间距。在SIMOX SOI晶片上实验实现了相应器件，耦合器的平均附加损耗EL为1.61dB，输出不均衡度UF小于0.63dB。 采用常规硅CMOS工艺设计并制备了4×4SOI基电光可调式光衰减器的原型器件。光衰减器通过注入载流子的吸收实现对传输光场的衰减，采用PIN结构作为载流子注入结构。在工作波长为1.55μm时，原型器件单个通道可以获得13.9dB的最大强度衰减量，对应的功耗为355mW。