随着物联网的发展以及电信网、计算机网和有线电视网在业务上的逐渐融合,包括语音、数据、图像等通信业务的信息量将呈指数式增长。作为互联网物理层的光纤通信网必将朝着高速、大容量、智能化和低成本的方向发展,因而迫切需要智能化的核心节点设备和低成本、高带宽的接入设备。光学复用/解复用器是光纤通信网络发送和接收端的关键器件,光学复用器将从多个端口输入的具有不同波长的光信号合并到一个端口输出,光学解复用器将从一个端口输入的具有不同波长的光信号分开到不同端口输出。可重构光分插复用器(ROADM)与光学波长转换器是光纤通信网络的节点器件,其中ROADM将从光纤信道中选择性地下载通往本地的信号,并且选择性地上载本地用户发往其它节点用户的信号进入光纤信道,而不影响其他信道的传输,保持光域的透明性。波长转换器将一定波长的光信号转换为另一波长的光信号,并保持信号不丢失。硅基微纳波导由于硅和二氧化硅的高折射率差,能够实现大角度弯曲,有利于器件的小型化和高密集成;硅基微纳波导具有良好的导光性能,能够实现光信号的低损耗传输;硅基微纳波导由于对光场的强限制能力,因而具有较强的非线性效应,能够用于实现各种非线性器件;硅基微纳波导的制造工艺与CMOS工艺兼容,特别适合大规模制造;硅具有较强的等离子体色散效应和热光效应,因而能够实现电光和热光调制;硅基微纳波导的上述特点使得它被广泛用于实现各种光器件,如滤波器、调制器、复用/解复用器、可重构光插分复用器、波长转换器、光开关等,非常适合用于实现大规模光子集成线路。本文系统介绍本课题组在用于光纤通信网络的硅基微纳波导器件方面的研究工作,具体包括复用/解复用器的研究、可重构光插分复用器的研究以及光学波长转换器的研究。主要研究成果如下:实现了8路波长复用/解复用器,插入损耗小于10dB,信道间隔动态可调,消光比大于30dB;实现了基于硅基微纳波导的8路波长可重构光插分复用器,插损小于10dB,调谐范围大于14.7nm,调谐功耗:5mW/nm,消光比大于30dB,发现了硅基微纳波导中的热旋光效应;实现了硅基微纳波导波长转换器,转换带宽大于140nm,转换效率大于-25dB,规范了硅基微纳波导中波长转换的定义,发现存在一个最佳的波导长度和光泵浦功率以实现最大的波长转换效率。