光波导（optical waveguide）又称介质光波导，是引导光波在其中传播的介质装置。光波导由光透明介质（如 石英 玻璃）构成的传输光频 电磁波 的导行结构。
光波导有两大类：一类是集成光波导，包括平面（薄膜）介质光波导和条形介质光波导，它们通常都是光电集成器件（或系统）中的一部分，所以叫作集成光波导；另一类是圆柱形光波导，通常称为 光纤 。
光波导的传输原理不同于金属封闭波导，在不同 折射率 的介质分界面上，电磁波的 全内反射 现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。多模和 单模光纤 已成功地应用于通信。光纤的传输特性对外界的温度和压力等因素敏感，因而可制成 光纤传感器 ，用于测量温度、压力、 声场 等 物理量 。
概念解释
平面介质光波导是最简单的光波导，它是用折射率为n的硅（或 砷化镓 ，或玻璃）作基片，用 微电子学 工艺在它上面镀一层折射率为n的介质膜，再加上折射率为n的复盖层制成。条形介质光波导是在折射率为n的 基体 中产生一个折射率为n的长条，取n>n，以便将光波局限在长条内传播。这种光波导常用作光的分路器、 耦合器 、开关等功能器件。
光波导的横向尺寸比光的波长大很多时，光的波动性所产生的 衍射 现象一般可略去不计，可用 几何光学 定律来处理光在其中的传播问题。如集成光波导和阶跃 折射率 光纤 中，都是利用 入射角 大于临界角使光在边界上发生 全内反射 ，结果光便沿折线路径在其中传播。 梯度 折射率光纤中，则利用光逐渐往折射率大的方向弯曲的规律，使光线沿曲线路径在其中传播。
光波导的横向尺寸与光的波长相差不大时，光的波动性所产生的衍射现象便不能略去，需用光的电磁理论来处理光在其中的传播问题。即由 麦克斯韦方程组 出发，列出边界条件，求解光波的 电场 和 磁场 在光波导内的分布和传播特性，从而解决有关问题。计算表明，对于一种给定形状和 折射率 的光波导，能在其中传播的光波，其电场和磁场的分布有各种不同形式，把每一种形式叫作一种传输模，简称为模。每种模都存在一个 截止频率 ，如果光波的频率低于这个截止频率，这种模的光就不能在该光波导中传播。 光纤 的直径越大能传输的模数就越多。能传输多种模的光纤叫作 多模光纤 ；只能传输一种模的光纤叫作 单模光纤 。多模光纤常用于近距离传输，如 内窥镜 等；单模光纤则用于远距离通信。
结构
现代应用的光频的波长介于0.8—1.6微米之间。实用光 波导股份 有 光导 纤维（见 光纤光缆 ）、薄膜波导、带状波导等三类。光导纤维的一个传输特性是 衰减 很小、频带很宽、抗 电磁干扰 ，主要用于通信；光导纤维的另一传输特性是对外界的温度和压力等因素敏感，因而可制成光导纤维 传感器 ，用于测量温度、压力、 声场 等 物理量 。
薄膜波导有三层介质， 中间层 的薄膜厚度约1—10微米，上层（通常即为空气）和底层介质的 折射率 n与n都小于n。当薄膜的宽度为有限尺寸时，称为带状波导。光波能量主要集中在W×d的矩形带状结构中。薄膜 波导股份 与带状波导主要用于制作有源和无源的光波导元件，如 激光器 、 调制器 和光 耦合器 等。它们采用半导体薄膜工艺，适合于制成平面结构的集成光路（即光集成部件）。
传输特性
光纤 的传输 衰减 很小，频带很宽。例如，在1.5微米 波段 衰减可小到0.2分贝/公里，频带宽达10/公里数量级（ 多模光纤 ）或10赫/公里数量级（ 单模光纤 ），如此优良的性能是其他 传输线 难以达到的，因而光纤可用于大容量信号的远距离传输。薄膜 波导 和带状波导传输特性及其分析与光纤类似。由于它们主要用来构成元件，对传输衰减与频带要求并不严格。严格求解光波导中的 电磁场 的 矢量 解较为困难，故通常用 标量 近似法、 射线 法等近似解法分析其传输特性，包括各个模式的场分布、色散以及模式之间的 耦合 等。
材料
PLC 光器件 一般在六种材料上制作，它们是： 铌酸锂 （LiNbO3）、Ⅲ-Ⅴ族半导体化合物、 二氧化硅 （SiO2）、SOI（ 硅 on-Insulator, 绝缘体 上硅）、聚合物（ 均聚物 ）和 玻璃 。
酸锂 波导股份 是通过在铌酸锂晶体上扩散Ti离子形成波导，波导结构为扩散型。InP 波导 以InP为称底和下包层，以InGaAsP为芯层，以InP或者InP/空气为上包层，波导结构为掩埋脊形或者脊形。二氧化硅波导以 晶圆 为衬底，以不同掺杂的SiO2材料为芯层和包层，波导结构为掩埋矩形。SOI波导是在SOI基片上制作，称底、下包层、芯层和上包层材料分别为Si、SiO2、Si和空气，波导结构为脊形。聚合物波导以硅片为称底，以不同掺杂浓度的 均聚物 材料为芯层，波导结构为掩埋矩形。玻璃 波导股份 是通过在玻璃材料上扩散Ag离子形成波导，波导结构为扩散型。
工艺
以上六种常用的PLC光 波导 材料中，InP波导、 二氧化硅 波导、SOI波导和聚合物波导以 刻蚀 工艺制作， 铌酸锂 波导和玻璃波导以离子扩散工艺制作，下面分别以二氧化硅波导和玻璃波导为例，介绍两类波导工艺。
二氧化硅光波导的制作工艺分为七步：
1)采用火焰 水解 法（FHD）或者 化学 气相淀积工艺（CVD），在 硅片 上生长一层SiO2，其中掺杂磷、硼离子，作为 波导股份 下包层；
2)采用FHD或者CVD工艺，在下包层上再生长一层SiO2，作为波导芯层，其中掺杂锗离子，获得需要的 折射率 差；
3)通过 退火 硬化工艺，使前面生长的两层SiO2变得致密均匀。
4)进行 光刻 ，将需要的 波导股份 图形用 光刻胶 保护起来；
5)采用 反应离子刻蚀 （RIE）工艺，将非波导区域刻蚀掉；
6)去掉光刻胶，采用FHD或者CVD工艺，在波导芯层上再覆盖一层SiO2，其中掺杂磷、硼离子，作为波导上包层；
7)通过退火硬化工艺，使上包层SiO2变得致密均匀。
1)材料生长和退火硬化工艺，要使每层材料的厚度和 折射率 均匀且准确，以达到设计的波导结构参数，尽量减少材料内部的残留 应力 ，以降低波导的 双折射 效应；
2)RIE刻蚀工艺，要得到陡直且光滑的 波导股份 侧壁，以降低波导的散射损耗；
3)RIE 刻蚀 工艺总会存在Undercut，要控制Undercut量的稳定性，作为布版设计时的补偿依据。
玻璃 光波导的制作工艺分为五步：
1)在玻璃基片上溅射一层铝，作为 离子交换 时的 掩模 层；
2)进行 光刻 ，将需要的 波导股份 图形用 光刻胶 保护起来；
3)采用 化学 腐蚀，将波导上部的铝膜去掉；
4)将做好掩模的玻璃基片放入含Ag+－Na+离子的混合溶液中，在适当的温度下进行离子交换，Ag+离子提升 折射率 ，得到沟道型光波导；
5)对沟道型光波导施以 电场 ，将Ag+离子驱向玻璃基片深处，得到掩埋型玻璃光波导。
应用
铌酸锂晶体具有良好的电光特性，在电光 调制器 中应用广泛。InP材料既可以制作光 有源器件 又可以制作光无源器件，被视为光有源/无源器件集成的最好平台。SOI材料在MEMS器件中应用广泛，是光波导与MEMS混合集成的优良平台。聚合物 波导股份 的热光系数是SiO2的32倍，应用在需要热光调制的动态器件中，可以大大降低器件功耗。玻璃波导具有最低的传输损耗和与 光纤 的 耦合 损耗，而且成本低廉，是商用光分路器的主要材料。 二氧化硅 光波导具有良好的光学、 电学 、机械性能和热稳定性，被认为是无源光集成最有实用前景的技术途径。