硅基光器件以其低功耗、低成本、微型化、与传统CMOS工艺兼容的优势，成为未来光通信技术发展中不可或缺的一部分。而作为光传输网络中电光、光电转换的关键器件，调制器的性能好坏将会影响着整个光通信系统的优劣。所以对调制器件性能提升的研究具有很大的学术价值和应用前景，一直以来都是光器件中的研究热点。　　本论文以硅基耦合调制结构为主要研究对象，采用传输矩阵方法分析了耦合调制的原理，发现耦合调制结构具有不同于传统微环/微盘谐振腔的谐振特性。通过对器件各模块的细致选型与论证，通过设计和加工，制成了基于载流子耗尽pn结的单驱动推挽型耦合调制器。　　文中展示了一种基于MZI耦合器和跑道型微环的低电压驱动、高速率硅基耦合调制器。通过静态测试、小信号测试和高速信号调制测试，发现调制器具有优秀的性能。其具有超过30 GHz的电-光3 dB带宽，远大于器件中微环本身的谐振线宽。在驱动电压仅为0.4 V时，器件也可以实现32 Gbit/s的高速调制；而在驱动电压为3 V时，器件还可以实现BPSK的调制。文中对调制器的能耗进行了研究，发现器件在以上两种电压下的能耗仅为13.3 fJ/bit和1.2 pJ/bit。　　在微波光子学中，移相器是一种非常基础的器件。而微波光子移相也是耦合调制结构的另一个重要应用。通过对器件的MZI耦合器两臂进行相对的调节，可以改变微环的耦合状态，使其在欠耦合和过耦合状态之间切换，可以对高达25 GHz的RF输入信号实现精确的π相移。同时，通过一定的方式使用3个直流电压对MZI耦合器进行调节，期间还可以实现2.5π的大范围连续移相效果。