随着光通信技术和光学传感技术的快速发展,集成光子器件因为其独特的优势如：高集成度、小型化等引起了广泛的关注。在铌酸锂、SiO2、Si、InP、SiN、聚合物等各类集成光学材料中,聚合物材料因为其低成本,低损耗,工艺简单等方面有着巨大的优势。除此之外,聚合物材料还具有很高的热光系数,这对于低功耗的热光开关,热光非线性效应很有利。本文基于SU-8聚合物材料,在通信波段设计并制作了两种新型的高Q的微环器件,并对其中一种高Q值的微环基于SU-8高热光系数探究了非线性效应。另外,针对SU-8聚合物材料在可见光波段具有更低的光学损耗以及硅材料在可见光波段的吸收特性,设计并制作了聚合物悬挂型波导硅探测器,并在此基础上实现了片上集成传感器。本文回顾了平面光波导的基本理论,介绍了几种常用的数值计算方法。首先介绍了波动方程理论,利用波动方程对平板波导的进行了解析解和对条形波导的做了近似解。对于波导器件的精确求解,数值计算提供很好的思路,之后介绍了几种常用的数值计算方法,包括光束传输法,有限差分法和时域有限差分法等。提出并实现了一种新型的微环谐振器(MRR),该器件的耦合区是基于2×2角度型的多模干涉耦合仪(MMI),角度型MMI克服了传统的MMI固定的分光特性,可以通过改变MMI的弯曲角度,得到连续可变的耦合系数。在文中,设计实现了一系列不同Q值的MRR,当弯曲角度为3.25。时,微环的Q值最大,为25000。除此之外,角度型MMI制作容差大,工艺方便,而定向耦合器(DC)想要达到同等的耦合比,两波导的间隙要足够的窄(<1μm),这样就需要高精度的工艺设备,成本很高。最后文中将实验结果与理论结果进行了对比,两者吻合的很好。脊形波导由于有平板层的存在具有很小的损耗,基于这种波导,设计了一种跑道型微环器件,该器件的耦合区为DC,因为有了平板层的存在,耦合较容易发生,普通的接触式光刻就能达到工艺要求。实验中脊形波导的制作采用了两次匀胶,两次曝光的新的工艺方案,不需要传统的制作脊形波导过程中的刻蚀工艺,从而避免了由于刻蚀带来的表面粗糙,降低了散射损耗。实验得到了一系列不同耦合系数的MRR,Q值最高能达到34700。之后对其中一种耦合长度的MRR进行了热光非线性的研究,通过输入不同功率的光,观察到了由于较大的热光系数,谐振峰发生了漂移,在此基础上,观察到了显著的光学双稳态效应,并将理论模型与实验结果对比,吻合的很好。利用SU-8聚合物在可见光波段更低的吸收,以及硅半导体材料在可见光波段的吸收特性,设计制作了悬挂波导型光电探测器,经过一系列设计上和实验上的改进,将电极长度从710 μ m减小到150μ m,暗电流由4.39uA@5V减小到[email protected],而光响应度由0.232A/W增大到0.326A/W,之后在此基础上完成了片上集成传感器的制作,测试了空气中和酒精中强度,观察到光电流发生了显著的变化。