现代光通信的快速发展对集成光通信器件的性能要求越来越高，光波导作为集成光器件中最常用的单元，不仅在性能方面对其提出了很高的要求，同时还要求尽可能地缩短光波导的长度。有机聚合物因具有介电常数低的突出特点，特别适合于要求光波与微波相匹配的电光调制器中。另外，有机聚合物还因具有电光系数高、传输损耗低、与光纤耦合损耗低、实现电光调制容易、制作简单等优点，使其在光波导中的应用得到快速发展。目前，有机聚合物光波导已广泛应用于光调制器、光开关滤波器、衰减器、放大器以及光连接器等，大大地提高了光通信网络的性能。在集成光器件中使用的光波导，一般均为对称结构的脊波导，当其组成弯波导时，产生的辐射损耗和过渡损耗都限制了弯波导长度的缩小。而非对称结构脊波导由于其独特的不对称性，弯波导外侧采用的短边芯层，使得传输损耗得以减少，对提高弯波导传输性能有明显的改善作用。本文针对有机聚合物材料脊波导，提出了一种非对称脊波导结构的改进方案。针对马赫-曾德尔（Mach-Zehnder）电光调制器中光波导问题，以非对称脊波导为重点研究对象，在深入研究脊波导基本分析方法的基础上，采用半矢量有限差分束传输法和交替方向隐式法，分析了有机聚合物非对称脊波导结构参数与性能的关系，详尽的讨论和研究了采用非对称脊波导的弯波导传输特性，结果表明，在不增加损耗的前提下，能缩短弯波导长度30%以上。本论文研究的主要内容包括：1．研究了有机聚合物非对称脊波导结构参数和有效折射率之间的关系。将非对称结构用于有机聚合物脊波导中，建立有机聚合物非对称脊波导模型。采用半矢量有限差分束传输法，分析了有效折射率与有机聚合物脊波导结构参数间的关系，结果表明，有效折射率随脊高、脊宽和芯层高度的增加而增加，随短边芯层宽度的减小而减小。2．研究了有机聚合物非对称脊波导单模条件、截止条件以及偏振相关性。分析了SOI脊波导单模、截止条件公式应用于有机聚合物脊波导时的局限性，采用半矢量有限差分束传输法，在对有机聚合物对称脊波导上述条件和特性进行分析和研究的基础上，分析和研究了非对称结构脊波导所需满足的基模单模、截止条件以及偏振相关性，并对两者进行了相应的比较。结果表明，在芯层高度一定的情况下，基模截止区域和单模区域均随脊高或脊宽的缩小而增大，单模区域随脊波导短边芯层平板宽度的减小而减小。3．研究了采用非对称结构脊波导的有机聚合物弯波导光场传输特性。将采用非对称结构的有机聚合物脊波导应用于正弦弯、余弦弯和圆弧弯三种不同弯波导中，利用非对称弯脊波导外侧的深刻蚀特性，有效地减小弯波导的损耗。采用半矢量有限差分束传输法，分析了三种弯波导的光场传输特性，结果表明，用非对称脊波导代替对称脊波导，在同样损耗的情况下，三种弯波导长度均能不同程度减小，其中尤以正弦弯减小程度最大，能缩短30%以上。4．研究了采用有机聚合物非对称脊波导的Mach-Zehnder电光调制器光场传输性能。将有机聚合物弯波导，应用于Mach-Zehnder电光调制器中，分别对采用对称结构和非对称结构脊波导Mach-Zehnder电光调制器的性能和特性进行了分析和比较，优化了结构参数。结果表明，在其分支波导中采用非对称结构的脊波导，能缩短Mach-Zehnder电光调制器长度。5.研究、设计和实现了Mach-Zehnder电光调制器偏置控制电路。针对Mach-Zehnder电光调制器偏置工作点受环境影响发生变化的特点，利用新型片上可编程系统（PSoC, Programmable System-On-Chip）设计并实现了偏置电压自动控制硬件电路，采用PID控制算法对偏置电压自动进行修正。设计、制作了电路PCB（Printed Circuit Board)板，编写了PSoC中相关算法和控制软件，对所制作的电路进行了调试，最后对LiNbO3电光强度调制器进行了测试。综上所述，本文针对有机聚合物脊波导开展研究，提出了非对称结构改进方案，将有机聚合物和非对称脊波导所具有的优势结合起来，较好地提高了弯波导的性能特性，所做的研究具有一定的参考价值。今后还将更加深入地对多种有机聚合物材料和Mach-Zehnder的整体设计开展研究，为提高光集成器件的性能提供依据。