随着互联网和人工智能时代的到来,人们对于芯片的处理速度、功耗以及尺寸方面的要求也日益增长。未来光电器件应当具有功能可定制化、结构高度集成化、性能综合化等特点,因此对器件的设计方法提出了巨大的挑战。借助于高精度制备工艺的进步与计算能力的提升,光电器件的智能设计方式被提出。如何有效利用超算平台带来的优势,实现微纳光电器件的智能设计,是近年来的研究热点。鉴于此,该论文围绕新型微纳光电器件的智能设计展开研究。论文的主要工作内容如下:1.基于现有的智能设计平台,搭建了多层结构的智能设计仿真平台,并利用该平台设计并实现了高性能垂直耦合器。通过在波导层底部添加金属Al反射镜,可极大地提高耦合效率。FDTD仿真结果表明,在1550nm处的耦合效率为88.42%（没有加Al时,耦合效率为32.45%）,3dB带宽为103nm（1500～1603nm）,具有良好的带宽特性和低损耗特性,并且器件偏振敏感性强。同时还对垂直耦合器的损耗和容差进行了深入分析,进一步验证了采用智能设计方式设计垂直耦合器的有效性与可靠性。2.通过Lumerical源导入技术和扩大最小网格精度成功实现了大面积垂直耦合器的智能设计,通过探究初始结构参数对性能和仿真耗时的影响,得到了一组大面积垂直耦合器最优的初始化结构参数,其在中心波长处的耦合效率为79.7%。通过耗时分析,得出金属层的引入是耗时增长的主要原因。另外对垂直耦合器的功能进一步扩展,设计出垂直解波分复用器（-2.43dB@1310nm、-2.37dB@1550nm）;以及设计出垂直偏振分束器,其对X-pol的耦合效率为-1.13dB、Y-pol的耦合效率为-1.28dB,并且两个端口的消光比均大于25dB。3.利用HFSS-Matlab联合仿真技术和智能优化算法,搭建了微波器件的智能优化平台。同时对微波智能设计平台的功能进一步扩展,提供了多种仿真基元模型（微带线、SIW）,不同的拓扑结构（随机分布、上下对称、四分之一对称）,可以提高算法收敛速度,减少设计时长。并利用该平台设计出Ku波段的微带滤波器,仿真结果表明,单层结构时器件在中心频率16GHz处的微波透射率为-8.2dB。通过双层结构的引入,其透射率提升至-4.8dB。为了进一步验证采用智能设计方式设计微波器件良好的功能扩展性。我们设计了多频段微波滤波器件,其仿真结果表明器件在中心频率15.6GHz处的透射率为-4.9dB,在中心频率17.6GHz处的透射率为-5.6dB。