在叙述锗硅(SiGe)合金结构特性的基础上，根据其生长层的临界厚度，对Si基SiGe光波导的单模条件、截止特性、以及与单模光纤数值孔径匹配等问题进行了讨论，并优化设计了适合1.3μm和1.55μm波长的SiGe光波导结构。从理论上对SiGe合金的等离子体色散效应进行了分析，研究了SiGe合金的折射率及电子和空穴迁移率随Ge含量和载流子浓度的变化关系，并对SiGe/Si异质结构的载流子注入机理进行了讨论。在此基础上，运用光束传播法设计了3×2结构SiGe/Si全内反射交叉脊型波导光开关，得到损耗小、消光比大、串音低的光开关优化结构参数。 研制了SiGe/Si材料3×2全内反射光开关，并对其进行了测试。测试结果表明：调制电流在50mA时光开关开始出现较明显的调制，当调制电流到达150mA时，实现开关功能，器件串音低于-17dB。 基于多模干涉原理，提出并理论设计了一种小尺寸的SiGe波分复用光开关。该器件在最佳耦合长度1315μm时可将1.3μm和1.55μm波长的光分离开，分别具有23dB和31dB的对比度和小于1.5dB的插入损耗；当在MMI区施加1.62V偏压，可改变已分离开的1.3μm和1.55μm波长光的输出通道，仍分别保持有18dB和25dB的对比度和小于2dB的插入损耗。