随着经济发展对高集成度光电器件的需求与日俱增以及半导体加工技术的日渐成熟,亚波长光栅由于其高度适应于集成化的特性在工业界被越来越多的人所关注。因此研究基于亚波长光栅结构的多种功能分束器有着很强的理论意义与现实价值。因此本文立足于模态理论和严格耦合波分析法,对多种基于亚波长结构的光栅分束器进行了研究分析,主要研究成果为:1.本文设计了一种以薄银板充当反射层的夹层式偏振选择光栅。根据TE和TM偏振光的相位差确定光栅的周期为1181nm。之后利用严格耦合波分析法对光栅沟槽深度和连接层厚度分别为1.25μm和1.75μm,此时-1级次TE偏振光的衍射效率为97.91%,0级次和-1级次的TM偏振光的衍射效率分别为48.67%和48.68%。此外光栅可以满足的入射波长带宽为14nm。2.本文设计了一种双功能偏振选择光栅,在其光栅层上下两面分别有覆盖层和连接层。这种装置能使-1级次TE偏振光的衍射效率高达98.36%。同时在出射端口处均匀得到0级次和-1级次的TM偏振光。3.本文设计了一种具有三个光栅层且在光栅层上覆盖有介质保护层的双功能偏振光栅。新光栅能获得高的TE偏振光的衍射效率的同时,还能获得极为均匀的TM偏振光的两个级次的衍射光,效率分别为49.64%和49.80%。此外,这种新型光栅还具有20nm的入射光谱宽度。4.本文设计了一种垂直入射条件下的具有连接层的三端口夹层式分束光栅。TE偏振光在0级与±1级次的衍射效率分别为32.30%和32.38%。TM偏振光的三个级次衍射效率分别为32.3%、32.26%和32.26%,同时对于不同的入射波长有22nm的工作带宽。5.本文设计了一种三端口夹层式偏振选择光栅。当光以二级布拉格角入射光栅,三个级次的TE偏振光总效率可达98.07%。并且能获得更为均匀的三等分TM偏振光,其0级次和-2级次的效率比可达到1.0003,0级次和-1级次的效率比可达1.001。6.本文设计了一种以二级布拉格角入射条件下的具有连接层的三端口夹层式光栅。这种分光器能将TM偏振光等能量耦合分配到0级次、-1级次和-2级次这三个级次,使得0级次和-1级次衍射光的能量比接近1,并且使得-1级次与-2级次衍射光能量比等于1。7.本文设计了一种以薄银板充当反射层具有两个光栅层的三端口光栅。在以二级布拉格角入射后,可以将TE偏振光分为0级次、-1级次和-2级次三个衍射级次,且三个级次的反射效率之和超过98%,并且比值接近1:1:1。8.本文设计了一种具有三个光栅层的高效率偏振选择光栅。利用模态分析法确定了新型光栅的大致结构参数范围。以这个参数范围为基础,利用数值分析法优化光栅轮廓参量,得到更适合的光栅结构参量。最终获得能使-1级次TE偏振光和0级次TM偏振光的衍射效率分别达到96.88%和96.93%的新型光栅。此新型光栅具有高效率、宽光谱角带宽等优点,可以满足多种光电器件的要求。