如何实现光在硅基光波导和光纤中的高效耦合是集成光学发展中的一个重要课题。目前广泛应用的一种方法是在硅波导表面刻蚀光栅,从而对波导的折射率引入一个周期性扰动以实现光在波导和光纤之间的耦合。这种光栅波导耦合器效率高、功耗低、工艺简单,因此得到了较为广泛的应用。本文研究了硅基波导光栅耦合器件的基本原理,提出了一种亚波长金属光栅耦合器件,利用Comsol模拟的方法对器件结构进行了设计,并探讨了该器件对入射光波长和入射角度的响应。本论文主要对硅基波导光栅耦合器件的相关理论和制备方法进行了研究,并取得了以下创新性成果:(1).搭建了耦合测定平台,通过电子束光刻和反应离子刻蚀技术设计并制备了一种全刻蚀光栅波导耦合器件,对其耦合效果进行了测试,并计算了波导传输过程中单位长度的损耗,获得了一些初步的实验结果。(2).通过Comsol模拟并设计了一种应用于光纤和波导之间耦合的亚波长金属光栅耦合器,这种耦合器以SOI材料结构为基础,结构比较简单,具有一般硅介质光栅耦合器2~3倍的超长带宽和极小的尺寸(光栅长度仅6微米)。在入射光源为TM偏振光,入射角设定为10°,入射光波长为1550nm时模拟结果表明这种耦合器耦合效率在60%左右。同时这个耦合器具有良好的带入射角度容差,入射角在5°-17°范围内其耦合效率均能保持在50%以上。