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随着现代科学技术的飞速发展,人类已经迈入一个高度信息化的时代——信息时代。在这个信息量愈加庞大,信息传递更加快捷,信息处理更加迅速的时代,高速集成方式变得尤为重要。因此集成光子学应运而生,集成光子学集中并发展了光学和微电子学的固有技术优势,将传统的由分立器件构成的光电系统变革为集成光子学系统,具有宽带、高速、体积小、重量轻、高可靠、抗电磁干扰等优点,使得集成光学系统可以广泛应用于光通信、光信息处理、光传感技术、自动控制、电子对抗、光子对抗、光子计算机等高技术领域。光波导结构不但可以把各种各样的光器件连接起来,而且还是具有某种功能的光子器件,因此对光波导的研究是非常有必要的。离子注入具有可控性好、可以在较大温度范围下进行、可选择注入的离子范围广等优点,也是广适的制备波导的重要方法之一。目前,已经利用离子注入在多种光学晶体、半导体、聚合物、陶瓷和光学玻璃等光学材料上制备了光波导结构。本论文主要内容是利用离子注入结合光刻技术在钕掺杂锶钆镓氧(Nd:SGG)和钠掺杂铌酸钙钡(Na:CBN)晶体上制备平面和条形光波导,利用棱镜耦合方法研究了平面光波导的导模特性；利用端面耦合方法探索了导模的近场光强分布和波导损耗,用反射计算法(Reflectivity Calculation Method,RCM)和强度计算法(Intensity Calculation Method, ICM)拟合平面波导的折射率分布,用光束传输方法(Beam Propagation Method, BPM)重构波导中的传输模式和条形波导的折射率分布,并测试相应结构的光吸收谱、透过谱和光致荧光谱,并对不同退火过程对波导性质的影响进行了系统研究。钕掺杂的锶钆镓氧晶体是一种很好的荧光材料,我们利用剂量分别为1.0×1016ions/cm2和3.0×1016ions/cm2,能量为500keV的He离子注入形成了折射率增加型的光波导结构,研究表明,波导层中折射率分布是典型的“势阱+位垒”型,能够很好的限制光的传播,并测试了波导的近场光强分布,拟合了波导层中折射率分布和近场光强分布,相应实验结果与理论预测符合较好。实验得到,高剂量注入时,波导TM模式的损耗为2.19dB/cm, TE模式的损耗为2.09dB/cm.比较样品的吸收谱线,注入前后吸收谱变化不大,这说明注入过程几乎没有影响到Nd:SGG晶体光吸收性质。低剂量He离子注入时,可以保存Nd:SGG晶体的荧光效率；高剂量He离子注入,晶体的发光强度变大,并且发生红移现象。通过比较两种不同注入剂量所形成的光波导的性质,我们发现相比低剂量注入,高剂量注入所形成的波导结构具有更好的光约束能力。铌酸钙钡晶体(CaxBa1-xNb206, CBN)是一种具有钨青铜结构光学性质优良的新型材料。钨青铜结构的晶体组分变化范围较大,内部缺陷结构复杂,易于掺杂,为其光折变效应的掺杂优化提供了很多的可能。掺杂Na离子后,CBN晶体的居里点有很大提高,具有更广的应用价值。我们依次用能量为4MeV,剂量为0.5×1015ions/cm2氧离子和能量为5MeV,剂量为1×1015ions/cm2的O离子注入Na:CBN样品形成了平面光波导结构,并结合光刻技术制备了条形光波导。测量了平面波导和条形波导的暗模特性和近场光强分布,并重构了近场光强分布,实验值和理论值相符。利用SRIM2008模拟了双能量注入的损伤分布。结果表明两种条件形成的波导都是典型的“势阱+位垒”型光波导,能很好的限制光的传输。在200℃退火30min后,平面波导和条形波导的损伤都分别降为～3.7dB/cm和～3.5dB/cm,优化注入和退火条件能使损耗变小。利用能量为5MeV,剂量为5.0×1014ions/m2的氧离子进行注入Na:CBN晶体制备平面光波导,测试导模特性和近场光强分布。将样品在不同温度下进行退火处理,研究不同退火过程对波导有效折射率的影响。