随着高速光通信和集成光路规模的不断发展，对基础元件的工作性能提出了越来越高的要求。亚波长光栅具有尺寸小易集成、结构简单易刻蚀制备等优点。通过合理筛选光栅结构参数能获得各种不同功能的器件。比如控制入射光传播方向的偏转器、使入射光实现会聚的透镜、实现分光的功率分束器、提升激光器耦合效率的透镜等。因此利用亚波长光栅设计更高性能的器件具有广阔前景。本论文在分析亚波长光栅原理和特性的基础上设计并优化了两类分束器件，具体研究成果如下：
　　1、提出了一种设计偏振稳定型亚波长光栅的方法。偏振稳定型亚波长光栅能应用在光源谐振腔位置以提高单偏振光的输出比例，工作原理相当于偏振分束器。通过结合不同偏振态透射率的计算结果，编程筛选出了需要的结构数据，并利用仿真软件进行验证，结果证明该器件能使TE光实现高透射、TM光实现高反射。
　　2、提出了具有光束偏转功能的亚波长光栅偏振分束器。波长为1550nm的混合偏振光以布拉格角倾斜照射上层光栅实现了分束，接着在每束单偏振光的传播路径上设置了非周期亚波长光栅使光的传播方向可以控制。经过在仿真软件COMSOL中建模验证了该结构能够实现偏振分束与垂直出光，偏振消光比达到了14.0dB,有利于提升器件的耦合效果。
　　3、提出了两种会聚型一维亚波长光栅1×4功率分束器，透射型与反射型。这两种结构都是根据波前相位控制原理与拼接法设计，可以简化器件结构以及降低能量损耗，经过仿真后都能得到光功率均等的四路会聚光束。透射型结构的透射率为92.67%，反射型结构的反射率为70.97%。根据现有条件设计了焦距为100μm的反射会聚型亚波长光栅1×4功率分束器。依据版图曝光与刻蚀硅晶片制备了实际结构，且与课题组其他成员一起搭建了测试系统。测试结果显示有四个光场峰值这表明器件可以实现四路分束，总反射率为64.6%。