近些年,为解决电互联出现的各种瓶颈问题,光互连技术受到广大学者和研究机构的重视,成为热门技术。而光子集成回路（PICs）由于其CMOS兼容和高折射率差等特点是构建高速片上光互连技术的重要基础支撑,亦是未来光信息处理系统发展的必然需求。光功率分配器和偏振控制器是PICs中两种基础型无源器件,前者用于实现光波的多路分配,而后者用于不同偏振模式的分离与选择,对于PICs的实现具有重要的研究意义。本文旨在提出和优化硅基亚波长三波导结构的光功率分配器和偏振控制器,为构建高性能的PICs提供参考器件。论文首先概述了光互连技术研究的背景和意义,以及硅光子学的发展优势和亟待解决的问题,详细讨论了国内外各类光功分器和偏振控制器的研究现状,给出硅基无源光子器件研究设计的几种重要的性能指标。其次,对频域有限差分法和时域有限差分法这两种数值分析方法的原理和求解方式进行详细的介绍,并利用这两种数值方法分别对亚波长光栅结构的模式特性和传输特性进行分析。研究结果为后续基于亚波长光栅的无源器件的分析研究提供理论基础和研究方向。然后,基于亚波长光栅的模式特性和传输特性,提出一种基于亚波长光栅三波导结构的偏振不相关功率分配器。在传统三波导定向耦合器的波导间隙两侧嵌入亚波长光栅结构,平衡两种偏振模式的耦合能力,实现功率分配器的偏振不相关特性。器件具有低损耗、平衡功分比、宽带宽等性能优势,可适用于光传感、光调制器等有源器件。接着,基于亚波长光栅三波导结构,提出一种紧凑型高消光比的偏振分束器。将三波导一侧的两个波导替换为亚波长光栅波导结构,构成不对称三波导定向耦合器。TE模式在相位匹配条件下可耦合至外侧波导并输出,而TM模式由于相位失配只得径直输出,从而实现两种偏振态的分离。该器件在高度集成的偏振分集解决方案中具有很大的潜力。再者,同样基于亚波长光栅三波导结构提出一种TE模式通过型起偏器。在中间波导内部刻蚀亚波长结构,同时两侧波导引入混合等离子体波导（HPW）结构;输入的TM模式可耦合至两侧HPW并逐渐被吸收衰减,而TE模式不受HPW结构影响直接低损耗通过器件输出。数值分析结果表明,该器件具有低损耗、高消光比等优势,有利于大规模PICs的构建。最后,对本文的工作内容进行总结并给出后续工作的一些展望。