集成光学自提出以来,已在几十年间得到了高速发展,相关研究已经取得了显著成果,基于硅、磷化铟、铌酸锂等材料平台的多种集成光学器件,如电光调制器、阵列波导光栅等已经投入商用,有力地促进了光通信、光信息处理以及微波光子技术的快速发展。近年来,随着5G通信产业及微波光子学的快速发展,对高性能、易集成的微小型集成光学器件的需求与日俱增。铌酸锂薄膜既具有铌酸锂晶体的宽透明窗口、低吸收损耗、高二阶非线性光学系数、大电光系数等优异特性,又解决了传统块状铌酸锂光器件不利于大规模集成的缺点,因此铌酸锂薄膜被认为是制作集成光路中电光调制器、可调谐滤波器等微小型集成光学器件最具有前景的材料。近年来,关于铌酸锂薄膜光波导及光器件的研究受到广泛关注,但针对薄膜铌酸锂光子器件普遍采用的单模波导的研究并不深入。鉴于此,本文提出将波导一阶模式泄漏损耗和色散曲线相结合的分析方法,并利用该方法深入研究了通常的铌酸锂薄膜脊形波导的单模条件,得到了更加严谨的结果。同时,论文也对铌酸锂薄膜脊形波导的模式杂化、弯曲损耗等重要特性进行了研究。此外,考虑到光分束器作为多种干涉仪的关键组成部分,是构建电光调制器、光开关等器件的关键结构单元,本文也基于铌酸锂薄膜优异的电光效应和热光效应研究、设计了可调谐分光比的光分束器。本文主要主要内容如下:1、提出一阶模式泄漏损耗和色散曲线相结合的分析铌酸锂薄膜脊形波导单模条件的方法,基于有限元法仿真计算了400 nm、600 nm、900 nm三种典型薄膜厚度下x切铌酸锂薄膜脊形波导的单模条件。2、研究了600 nm厚的x切铌酸锂薄膜脊形波导模式杂化特性,分析了薄膜厚度、刻蚀深度、波长等参数对模式杂化现象的影响。3、考虑到波导弯曲是实现紧凑型集成光路的重要结构,本文基于有限时域差分法仿真分析了600 nm厚的x切铌酸锂薄膜90°脊形弯曲波导的弯曲损耗特性。4、基于多模干涉器（Multimode Interference,MMI）的工作原理设计1×2和2×2 3d B MMI两种光分束器。通过波束传输法仿真了光在MMI中传输情况,根据仿真结果对器件参数进行了优化。根据铌酸锂晶体优异的电光特性和热光特性,设计了作用于MMI多模波导区域的电调谐、热调谐电极。最后根据仿真结果设计了掩模版,并制作了器件。