Slot结构在提高集成波导光学传感器灵敏度和降低探测极限值方面具有极大的优势。对基于Slot结构的聚合物PSQ-Ls 波导微环光学生物传感器进行了研究。分析了850 nm 波段Slot波导的单波导高度、狭缝宽度及单波导宽度对传感器灵敏度的影响，在满足单模传输的条件下，得到了优化的微环传感器横截面尺寸参数。对Slot结构波导微环的弯曲损耗、自由光谱范围等进行了仿真分析，得到微环传感器的消光比、品质因子等随结构参数的变化，确定了优化的微环弯曲半径、耦合效率。与正脊形结构波导微环传感器相比，Slot结构波导微环传感器的灵敏度是前者的两倍，探测极限值是其一半。

温度敏感性是影响波导微环光学生化传感器性能的重要因素。从微环谐振方程出发分析了微环传感器温度敏感性产生的机理，研究了以SU8-NOA61-SU8 三明治结构聚合物衬底代替传统硅衬底，利用衬底的热膨胀效应抵消波导的热光效应，来消除聚合物波导微环光学生化传感器的温度敏感性。采用ANSYS软件对三明治衬底的厚度进行了仿真设计，得到了温度不敏感条件下的衬底厚度参数。对SU8 和NOA61 旋涂成膜工艺进行了实验研究，得到SU8和NOA61的膜厚控制精度分别为0.07 μm@20 r/min 和0.34 μm@20 r/min。分析得到三明治聚合物衬底波导微环传感器的温度敏感性和探测极限值，达到了带有温控装置的硅衬底聚合物波导微环传感器的性能。

针对单边带微波光传输应用要求，提出并研究了一种基于集成光波导微环谐振器与马赫曾德尔干涉仪相结合的可调谐微波光子滤波器。分析了滤波器结构参数，包括耦合系数κr、周损耗因子γ1、附加相移Δφ1等对滤波响应特性的影响。结果表明滤波曲线的矩形度和消光比存在相互制约的关系。基于聚合物液态聚倍半硅氧烷(PSQ-L)波导，设计出矩形度为0.8、消光比为32 dB的微波光子滤波器，通过电极热光调相该滤波器可以实现8~69 GHz范围内的可调谐射频单边带滤波功能。

分析了全通型波导微环的滤波响应特性，该波导微环在耦合系数与微环周损耗满足临界耦合条件时可以实现陷波滤波功能。设计并制备了跑道形聚合物液态聚倍半硅氧烷(PSQ-L)波导微环谐振器。基于其陷波滤波功能，实现了14.35 GHz准单边带微波信号在长为25 km的光纤中传输，有效抑制了光纤色散导致的微波功率衰减问题。为进一步提高陷波滤波的灵活性，采用马赫曾德尔干涉(MZI)结构代替传统定向耦合器。通过改变干涉臂和环波导上加热电极的功率实现了微环耦合状态（过耦合、临界耦合、欠耦合）与谐振波长的灵活调谐，最大陷波深度为12 dB，波长调谐效率为8.2 pm/mW。

提出并研究了一种带隔热槽的马赫曾德尔干涉结构聚合物波导可调耦合器。仿真分析了热光电极作用下有、无隔热槽的耦合器波导温度分布，表明设置隔热槽可以降低热光调谐所需的功耗。研究了铝电极作用下不同上包层厚度对光传输损耗的影响，确定了上包层厚度。根据隔热槽与电极之间距离对热光调谐功耗的影响，结合隔热槽对导波光模式的影响及波导制备工艺，确定了隔热槽的位置。最终设计的带隔热槽聚合物波导可调耦合器实现1~0的分束比所需功耗为2.20 mW，是无隔热槽的47.4%。

从波导微环谐振器的谐振方程出发,推导出了波导微环谐振器的无热化条件和谐振波长温度依赖特性表达式,分析了硅衬底PSQ聚合物波导微环谐振器滤波功能的温度特性.通过选择合适的聚合物衬底来取代传统的硅衬底,可极大地减小聚合物波导微环谐振器的温度敏感性,给出了聚合物衬底选择的方法.研究结果表明,所设计的全聚合物波导微环谐振器,在温度从20~65 ℃范围内谐振波长漂移量最大值为－0.008 5 nm,温度依赖波长漂移率最大值为－0.000 90 nm/K,实现了无热化.

对新型聚合物光子材料杂萘联苯型聚芳醚砜硐(PPESK)波导薄膜的成膜工艺进行了系统的研究。分析了溶剂吸水性对成膜质量的影响,并通过氮气保护的方法获得了具有良好均一性的波导薄膜,其厚度一致性可优于1%,折射率一致性优于0.03%。采用棱镜耦合技术测量分析了PPESK波导薄膜的折射率、双折射、热光系数等光学特性,测量得到该材料在1310 nm波长处的损耗小于0.24 dB/cm,在1550 nm波长处的损耗小于0.52 dB/cm,表明该材料是一类性能良好的聚合物光子材料。