随着片上系统(SoC)可集成核数的增多，核与核之间的互连问题变得日益复杂，片上网络(NoC)为其提供了一种很有前景的解决方案。但是现有电NoC设计的能耗比较大，难以满足未来高性能SoC的要求。一些研究小组提出具有高带宽、低能耗的光片上网络(ONoC)作为一种可能的解决方法。光器件是光片上网络设计中不可缺少的一部分，本文首先总结了光器件的发展。为了解决光电路交换中的网络阻塞问题，提出一种结合波分复用和时分复用(TDM-WDM)的光片上网络。为了实现所提出的TDM-WDM光片上网络，设计了一种新型的光路由器，并对光路由器中所使用的基本光器件单元进行建模，然后利用VC6.0对所设计的光路由器进行损耗以及串扰的分析。最后，基于以上工作，设计TDM-WDM光片上网络的整体架构，分析了整个网络的损耗、串扰以及信噪比性能，并运用OPNET仿真器对系统的时延、吞吐以及能耗等性能进行分析对比，仿真结果表明在注入率较大的情况下，基于TDM-WDM的通信方式在时延和吞吐方面的性能上都要优于传统的光电路交换方式。针对如何为网络中的每个节点分配激光源功率的问题，本文首先设计了光功率波导以及说明如何将光信号引导到每个源节点。然后提出一种基于TDM的光功率分配方法。对于8x8mesh，与平均分配的方法相比，基于TDM的光功率分配方法由于考虑到了通信请求的不同，其在均匀流量和矩阵转置流量下可以分别节省92%以及92.8%的光功率。