全光传输网络的迅速发展亟需各种性能优异、低成本的光器件。光集成技术使得器件体积减小，功耗和成本降低，系统可靠性大大的增强。偏振旋转器是实现100Gbits/s DP-QPSK系统的关键器件，可以实现任意偏振角度的旋转。基于III-V族化合物半导体的无源波导偏振旋转器，更是具有直接与激光器调制器集成的优点。只有简单的一维平板波导结构可以用解析法分析。很多结构，如矩形波导和脊波导无法用解析法分析，只能通过数值解法分析。设计高性能，高效率的光波导仿真算法十分必要。对于仿真类似偏振旋转器这种高折射率差波导，论文提出了用于解决全矢量波束传播算法（FV-BPM）中耦合项易于发散问题的新的算法形式，并对其合理性进行了解释。仿真中只要添加两层折射率渐变层，即可很好的控制算法发散。算法简单灵活，对真实模场影响很小，算法准确度得到保证。接着，介绍了虚轴位移算法，并提出了新的用于实数域解模算法的边界处理算法，对脊波导模场进行了求解，在100微米内模场和有效折射率即可迅速收敛稳定。论文对标量光波动方程进行了矢量修正，得出了优化的更加准确的矢量耦合模式理论。在仿真偏振旋转器周期和长度上，上述理论所需时间约只有FV-BPM的十二分之一，大大节省了器件设计时间。通过对本文提出的前后交替对称周期交替脊波导结构的耦合系数进行了计算分析，预测了高性能的偏振旋转结构特点。论文对负载条前后交替对称周期结构偏振旋转器进行了全矢量BPM仿真和矢量耦合模式理论分析。围绕耦合长度，器件周期以及插入损耗等特性，对器件参数进行了优化；修正了当互耦合系数差别较大时，文献标量耦合模式理论算法得到的不准确的耦合周期，相比文献结论实际周期减少了11个，长度减少约1700微米。通过仿真，得到对器件长度和损耗优化的偏振旋转器结构；发现减小波导中脊的宽度可以减小耦合长度和周期；增加负载条厚度可以进一步减小耦合周期，但是会引起器件损耗增加。上述仿真结论对下一步实验中优化器件性能提出了建议和方向。