由介质光波导组成的微环谐振器作为新兴的微纳集成光子器件,具有高灵敏度、高集成度和结构简单易于设计和优化等优点,是研究光学通信的热门方向。随着光波导器件制作工艺的不断成熟,微环谐振器被广泛应用于光学滤波、光学传感、光开关和光存储等领域。在基础微环谐振腔结构上改进和引入新的光学器件,能够有效提升系统的光学性能,拓展系统的应用范围。本文以微环谐振腔作为基础,首先分析最简单的单环单波导微环谐振腔光传输特性,然后用狭缝波导代替条形波导,增加多个环形腔相互耦合获得类电磁感应透明传输谱,接着引入光栅、石墨烯二维材料改进微环谐振腔的结构设计,获得更好光传输特性的同时实现光学调制和光学传感等功能。主要内容包括:1.简要介绍了微环谐振器,主要包含其来源、分类、研究意义和发展现状,以光栅和石墨烯为例介绍了微环谐振器作为基础与其他光子器件结合的设计和应用,为后续研究不同结构和特性的微环谐振器件提供思路和创新点。2.主要介绍了微环谐振器的理论和研究方法。由麦克斯韦方程组和耦合模式理论为基础构建微环谐振器的工作原理,给出判断微环谐振器性能的关键参数,解释优化器件采用的数值计算和模拟仿真的理论和算法,增加研究工作的可信度。3.分析了光栅-狭缝基微环谐振器的传输特性,理论分析了布拉格光栅系统的光学传输方程。利用其光反射性质使微环谐振腔能在单环的条件下实现类电磁感应透明现象,通过模拟仿真获得光栅关键参数的改变对透射谱的影响,为器件的光学调制提供依据。4.分析了狭缝基级联微环耦合谐振器的传输特性,在狭缝波导边界条件下求解光传输模式,获得狭缝波导的光场分布,通过传输矩阵法获得系统的光传输特性,分析了器件的压力声学和固体力学特征,得到系统在超声波作用下的形变和弹光效应,并据此数值模拟了超声波对器件光透射特性的影响,得到了不同声压下系统有效折射率的变化,研究该系统的声学传感特性。5.分析了石墨烯-狭缝基级联微环谐振器的传输特性,理论分析了石墨烯的光吸收特性,获得石墨烯置入环形腔波导后对系统光传输的影响。通过改变石墨烯的特征参数获得系统透射谱的变化,发现石墨烯置入不同环时类电磁感应透明谐振峰的不同变化规律,最后将器件模拟置于待测介质环境中获得系统的传感特性。6.介绍了本文所提出器件的结论和特点,对研究工作进行了总结和展望。