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硅是一种具有反演对称中心的晶体，并且是直接带隙，不存在电光效应。虽然硅材料不具备一个良好的光子材料应该具备的特点，但是硅的等离子色散效应比较显著，通过等离子色散效应可以获得高速的硅基电光调制器。光波导调制器最基本的组件是光波导，调制器的性能在很大程度上依赖于光波导的性能。采用绝缘衬底上的硅材料(Silicon-on-insulator，SOI)用于导波器件时，其优越性主要体现在其良好的波导特性与传统微电子工艺的高度兼容性、成熟的制备工艺、低廉的成本、在光通信长波长窗口的低吸收损耗特性等。并且SOI结构折射率差大，对光场的限制作用强，可增大光子回路的集成度，更易于与成熟的微电子工艺集成。因此，从互联和集成这一角度出发，SOI结构的光波导电光调制器是十分有研究意义的，本课题就是围绕SOI波导电光调制器进行研究。
本文主要从光学和电学两方面分析了基于微环结构的硅基电光调制器的原理。研究了微环谐振器的基本原理和性质，同时在研究单个微环结构的基础上对双微环结构谐振腔的滤波特性也进行了分析，提出了采用串联双环谐振器制作硅基调制器的优势。从微环谐振器性能进行深入研究，以及对器件性能影响的各个因素，并且详细分析了耦合系数对微环谐振器滤波特性的影响。综合各因素分析，设计了满足单模单偏的脊型截面SOI波导结构，通过模拟计算，并设计了多组满足单环单偏振的波导尺寸：单环结构的3dB带宽约为0.4nm，消光比约为6.52dB，双环结构的3dB带宽约为0.23nm，消光比约为8.65dB，并且只支持准TE偏振态的基模传输的硅基光微环谐振器。光波导器件采用了PIN二极管的电学结构，对电学结构做了详细的模拟仿真，设计了满足光调制要求的PIN结构，最终设计并实现了基于光微环谐振器的硅基电光调制器，调制速率20kHz，调制深度9.673dB。