近年来,光通信系统由于其相对于传统射频系统的优势,是通信业务中最有前途的技术之一。光通信系统具有宽带宽、高数据速率、低延迟、高安全性、低功耗等特点,在科学界掀起了应用研究的浪潮。其中谐振波导光栅在光通信中具有重要地位,其传输的信号可以位于紫外到微波频率这个较广的波段。利用波导耦合、滤波、聚焦等特性,谐振波导光栅可用于生物传感器、模式选择器以及激光器中核心的窄带宽滤波器件。本论文采用了自主合成的有机无机杂化PMMA（polymethyl methacrylate）材料、KH560（γ-（2,3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane）、KH570（γ-（2,3-epoxypropoxy）propytrimethoxysilane）、FBPA-PC EP（fluorinated epoxy-terminated polycarbonates）/FSU-8（fluorinated epoxy resin）等聚合物材料制备光栅光子器件,而且利用了蒸镀和光刻等工艺制备简单的金属包层型结构,用以提升光子器件的温度灵敏度、实现色散补偿的功能、抑制边模和实现周期性滤波的功能。论文主要创新工作如下:1.本论文自主合成了有机无机复合的SiO₂-TiO₂接枝改性PMMA材料,通过金属包层型定义结构,制备了长周期波导光栅的热光传感器件,滤波器的温度灵敏度为3.5 nm/℃,约为已报道的金属类型光栅器件的1.75倍,施加电压开关上升和下降时间分别为1.1 ms和1.2 ms,相比于已报道的上述器件的开关上升和下降时间分别为19 ms和11 ms提升了一个数量级。SiO₂-TiO₂接枝PMMA材料的玻璃化转变温度（T_g）和热分解温度（T_d）分别为135°C和230°C,具有较高的热转化温度。金属包层定义型的波导结构,只需要旋涂芯层,对于电极光刻显影即可,不需要对于芯层显影,也不需要制备上包层,具有工艺制备简单的特点。结合了波导材料和金属包层型结构的特点,该器件具有较高的温度灵敏度和较快的开关响应。2.本论文自主合成了有机无机复合接枝改性PMMA材料,通过金属包层型定义结构,制备了啁啾光栅的热光传感器件,通过加载频率为500 Hz的方波驱动电压,测量开关上升和下降时间分别为467.0μs和225.6μs,器件能够弥补延时112 ps,群速度色散在1530-1550 nm波长范围内测量为2.1 ps/nm,器件具有较高的色散补偿功能,解决了光网络中色散与延时问题。该有机无机杂化的PMMA材料,具有有机物热光效应大,无机物热稳定高,开关响应快的特点。材料的T_g达到153°C,而纯PMMA只能达到100°C,即有机无机共聚化网络明显提升了材料的热稳定性。器件的反射峰波长在1530到1565 nm之间,反射峰功率比非反射峰功率高出15 dB。啁啾光栅实际热光灵敏度约0.2 nm/°C,实现最大反射率的所需功耗值为25 mW。器件具有较高的温度灵敏度和色散补偿功能。3.本论文自主合成低损耗氟化光敏聚合物FBPA-PC EP/FSU-8作为芯层波导材料,采用金属包层定义型结构,制备了具有高边模抑制比的取样光栅切趾器件。该器件3 dB带宽和波长间隔可以扩展到4.8 nm和9.7 nm,旁瓣抑制比可达22.6 dB,远大于传统的布拉格光栅（6.1 dB）,而已经发表的切趾光栅边模抑制比普遍小于20 dB。器件功耗与波长漂移的关系为24.9 mW/nm,谐振波长随温度灵敏度为0.175 nm/°C,相比于而已发表的布拉格光栅温度灵敏度37.7mW/nm和0.16 nm/°C有所提高。该材料在1550 nm处具有较低的吸收损耗,当FSU-8的含量从10 mol%变化到75 mol%时,其折射率可以从1.495变化到1.565,实现了折射率动态可调,材料的T_g和T_d分别为158.4°C和302.9°C。该器件采用了脊错位的方式实现了切趾,避免了传统的改变脊的宽度的方法导致的FP谐振腔效应,实现了周期滤波、宽带滤波、高旁瓣抑制等多种功能的结合。