热光效应是可调集成光子器件的主要调谐手段之一,可以实现光开关、可调微环谐振腔等可调器件。本论文理论和实验研究了SOI光波导的热光调谐特性,制作了2×2 SOI热光开关和可调微环滤波器,并对它们热光调谐特性进行了测试和分析。论文第一部分采用二维建模仿真的方法研究了波导结构、电极尺寸、上包层厚度和空气绝热槽对SOI光波导热光调谐特性的影响。研究结果表明,矩形SOI光波导的热光调谐效率是脊形SOI光波导的一倍多;对于矩形SOI光波导,电极长度改变不影响π相移所需功耗,但是波导平均温度与响应速度随电极长度增加而降低;电极宽度改变不影响π相移时波导平均温度,但所需功耗与响应时间随电极宽度变宽而增加;降低上包层厚度可以明显降低功耗并提高响应速度,但是厚度过薄会增加金属电极对光的吸收;加入空气绝热槽后,矩形SOI光波导实现π相移所需功耗降低了21.4%,响应速度有所减慢,而脊形SOI光波导的功耗仅降低了6.8%,但是响应速度稍有加快。对于热串扰特性的研究结果表明,增大电极尺寸会增加热串扰的影响范围;脊形SOI光波导的热串扰距离要大于矩形SOI光波导;空气绝热槽可以有效地缩小矩形SOI光波导的热串扰范围,但对脊形SOI光波导无影响效果。论文第二部分设计了五种热光调谐器件并进行了实验测试与分析。热串扰特性测试中,电极与调谐波导距离30μm时,相对相移量降为2%,与仿真结果一致;2×2对称MZI热光开关的串扰可达到47.5dB,插入损耗约为2dB,响应时间约为33.7μs,开关功耗约为19.3mW;级联MZI热光开关的两级加热电极分别加载功率6.1mW和8.9mW,分光比最优且消光比可达到47.3dB;MZI耦合微环可调谐滤波器的臂上电极加载功率11.0mW时消光比达到最大35.8dB,环上电极加载功率26.6mW时谐振波长可实现一个FSR(~0.293nm)偏移;最后采用单电极同时加热多波导的方法设计了内嵌螺旋波导的MZI热光开关,仿真结果表明其实现π相移所需功率仅为12.7mW,相比相同长度的直波导结构功率降低了40.9%。