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中红外硅光子回路,具有很宽的中红外透射光谱范围(透射波长可达8μm)、和CMOS工艺兼容、具有稳定的机械和化学特性,使其在中红外化学传感和中红外环境监测等领域的应用越来越受到重视。如今,硅集成光电子技术主要是基于传统的绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator, SOI)材料,通过埋氧层作为下包层将光场限制在顶层硅的波导中,阻止光场向衬底泄露,实现光的低损耗传输。然而,适用于近红外光学回路的成熟的SOI材料在中红外波段(3-8μm)光波导器件中的应用却受到埋氧层的限制,这是由于二氧化硅在波长大于3.6微米的中红外波段存在很大的吸收损耗。为了将硅基中红外推向中红外波段,设计具有低吸收损耗下包层的中红外硅基光波导结构显得越来越重要。因此,本文提出了通过在SOl平面波导两侧开小孔的方式将波导正下方的埋氧层刻蚀掉,从而形成以空气为下包层的中红外低损耗悬浮脊波导结构。本文具有创新意义的工作主要集中在以下几个方面：1.调研了目前有关中红外光波导器件的研究现状。提出了新型悬浮脊波导结构,从理论上分析中红外波段内脊波导的单模条件,然后结合实验室现有工艺条件确定了可行的实验方案,并开展了相关的实验研究。2.设计分析了一种基于SOI (Silicon-On-Insulator)中红外低损耗悬浮脊波导的MMI-MZI型热光调制器。对基于悬浮波导的调制器的参数进行了分析,并给出了工艺实现方法。在波长5.4μ m,采用3D-BPM (Beam Propagation Method)方法对热光调制器的模型进行了传输特性的仿真。结果表明在加热电极长度为3000μ m时,热光作用区通过很小的温度变化ΔT=5.3℃时,可以实现消光比为-40dB。3.搭建了波长为5.4μm的中红外光波导测试系统。在实验室现有条件的基础上,搭建了波长为5.4μm的硅基光波导器件测试系统。该系统由5.4微米氦氖激光器、中红外透镜、斩波器、锁相放大器、载物台、探测器组成。