为了克服电子速率瓶颈，全光计算利用光子的大带宽在全光通信网络中有着至关重要的作用。光学时域微分器，是在光频域上直接对输入信号微分计算的光器件，作为全光信号处理中的重要基本组件之一，在光计算、脉冲重组整形、超快光传感与控制以及全光微分方程求解等方面有着广泛的应用。本论文根据目前实验室的条件，对光学时域微分器进行了如下对应的实验研究：为了提高器件工作带宽（DOB），研究了硅基光波导的定向耦合器（DC）方案；为了微分阶数可调，提出了基于光机械效应的跑道微环谐振腔（RMRR）方案。本论文的研究工作主要总结为如下三个方面：　　首先，介绍了硅基光学时域微分器的研究背景与实际应用场景，梳理与总结了国内外近况和总体趋势，分析了光学时域微分器特性，器件工作带宽、微分阶数是其关键特性因素，其性能指标由处理误差和能量效率来决定。　　其次，研究了具有THz工作带宽的硅基DC一阶光学时域微分器。简单介绍了硅基DC的工作原理，模拟仿真了硅基DC的3dB带宽参数随器件长度和间隔的关系，设计版图并工艺制作了硅基 DC，实验验证了硅基 DC可完成一阶微分的功能，实现了DOB达到THz的硅基光学时域微分器。　　最后，研究了基于光机械效应的硅基 RMRR分数阶光学时域微分器。简单介绍了光机械效应特性，光力分光辐射力和光梯度力两种，主要对光梯度力的工作原理和计算方法做了总结，光梯度力作为一种调节机制，在实验上实现了直波导与跑道微环波导之间耦合系数的调节，并测试得到了分数阶微分。