在高速发展的光通信和光互连等领域，硅基光电探测器(PD)作为光电子学中重要元件之一，发挥着非常重要的作用。近年来，硅基光电探测器尤其是硅基锗材料探测器因其廉价且兼容CMOS工艺，便于光电集成的优势而被广泛关注，成为国内外光电子学领域的研究热点之一。而目前限制硅基光电探测器带宽和探测速率的主要因素有:探测器结构、高频等效阻抗匹配、光耦合等。这些问题亟需从材料、结构、负载和器件封装等方面进行研究。　　本论文在国家863计划项目的资助下，对硅基锗材料光电探测器的结构、布局、负载匹配进行了研究，并优化设计出高性能的硅基锗探测器，已经完成的主要工作和创新性如下:　　(1)理论上探讨了PIN型锗材料探测器的尺寸、波导对结构、掺杂浓度以及工艺过程对探测器性能的影响，因为系统集成的趋势和需要，采用波导集成的方式进行加工;　　(2)用数值拟合的方法对硅基锗探测器的高频响应带宽进行了建模和研究，分析了锗PIN结构的带宽的各种限制因素，包括PN结结电容、负载电阻等的影响，提出了加工方案和参数。并在仿真及理论分析的基础上，加工制作了不同尺寸的硅基锗光电探测器，测试并分析其结果，总结其变化趋势与理论相吻合。最终，实验上成功实现带宽达21.7GHz的波导集成型硅基锗光电探测器，并测量其接收速率达30Gbps，达到国内非常领先的水平。　　(3)针对高速集成相干接收系统中的平衡探测要求，进行了包括等效电路分析、单PD的片上阻抗匹配设计、差分PD和IQ平衡探测PD的多层电极分布和工艺步骤设计，这些工作有望实现高性能的硅基锗材料相干平衡探测器。