硅基光电子技术凭借着高密度、低功耗、低成本以及兼容CMOS集成电路工艺的优点,已经得到了迅速发展。微波光子学则是利用光电子技术来实现微波信号处理,具有带宽大和抗干扰能力强等优点,近年来受到了广泛关注和研究。利用硅基光电子技术进行微波光子系统的集成,可以综合光电子与微波技术领域各自优点,是将来微波光子学发展的一个重要方向。不管在数字光通信链路还是微波光子链路中,电信号到光信号的转变都离不开调制器。在微波光子链路中,调制器的非线性特性导致高阶谐波和交调失真的产生;在数字光通信系统中,进行高阶调制与长距离传输时,器件的非线性也会导致信号误码率恶化。本论文以高线性度硅基微环辅助马赫曾德调制器为主要研究对象。先对硅基调制器的非线性失真来源进行分析,建立了用于调制器线性度优化的微环辅助马赫曾德结构模型。通过对调制过程的分析,设置合适的微环耦合系数与马赫曾德两臂相位差,器件能工作在反范诺（Fano）谐振状态。马赫曾德结构的正弦传输函数引起的非线性与微环谐振器的超线性相位调制相互补偿,从而得到线性传输函数。同时考虑PN结造成的非线性,选择传输谱线中合适的工作点,调制器线性度能得到进一步提高。这也是利用微环辅助马赫曾德结构对调制器线性度进行优化的传统方法。我们通过观察发现,当器件工作在范诺谐振状态下,虽然传输谱线没有理想的线性区间,但调制效率更高,可以获得更高的微波链路增益,从而能获得更大的无杂散动态范围。论文对微环辅助马赫曾德调制器的光学和电学特性进行了仿真和分析。利用COMSOL、Lumerical等电学和光学仿真软件对器件的性能进行了优化,并对线性度进行了仿真。论文展示了硅基微环辅助马赫曾德调制器的实验测试结果。器件的片上插入损耗为5 dB。在3V的反向偏置下,调制效率为0.98 V·cm。在范诺谐振和反范诺谐振波长下均可获得高调制线性度。后者具有更高的载波失真比。但是,由于范诺谐振具有更陡峭的传输函数,调制效率更高,因而能获得更大的无杂散动态范围。实验结果与理论计算吻合较好。与商用铌酸锂调制器相比,在1 GHz的调制频率下,三阶交调失真的最大无杂散动态范围为111.3 dB·Hz2/3。