随着信息化进程的加快,通信技术的更新迭代,现有光通信系统中的单光纤容量增长即将到达瓶颈。为满足日趋增长的传输容量的需求,在2μm波段发展新的光通信系统成为了拓展通信容量的方向之一。而目前大多数2μm波段器件的研究尚处于起步阶段,性能上有较大提升空间。尤其是2μm波段的微环滤波器在实际应用中仍存在自由光谱范围（Free spectrum range,FSR）较小,滤波性能不够理想等不足。同时微环谐振器中存在的色散问题使得信号在长距离传输畸变和展宽,难以满足通信需求。为解决这一系列问题,以微环谐振器为基本单元,分析设计了用于2μm波段的宽FSR的可调谐滤波器和基于耦合谐振光波导（Coupled resonator optical waveguides,CROW）结构的平顶型滤波器,对所设计的器件进行性能表征,并针对色散优化提出了一种引入亚波长光栅结构的宽带微环滤波器的设计。针对在2μm波段获得宽FSR的微环滤波器的可行性和必要性做了相应的讨论与研究,提出了基于全通型微环谐振器的宽FSR的微环滤波器。在更紧凑的微环结构和满足模式匹配条件下,引入锥形波导以降低2μm波段的光信号在窄波导中的传输损耗。根据所设计的结构对器件进行流片制备和测试,实现了微米尺寸（半径为2μm）的可调谐微环滤波器。最终测试结果表明,微环滤波器的FSR高达76.735 nm,是迄今为止报道的2μm波段直波导耦合的硅基微环滤波器的最大值,且以0.621 nm/m W的热调谐效率实现高效的调谐性能。针对滤波性能的提高,提出了基于CROW结构滤波器实现平顶型滤波,对CROW滤波器的性能与各参数间的关系进行讨论与比较,并优化各参数实现了半径为9μm的五阶和十阶CROW结构的平顶型滤波器,完成了器件的制作和测试,验证了该器件在2μm波段能实现平顶型滤波特性。设计的五阶和十阶滤波器,分别实现了形状因子为0.6、0.75的平顶型响应,3 d B带宽分别为3.85 nm、5.66 nm,消光比超过实验设备的稳定测量范围（30 d B）,热调谐效率分别为0.121 nm/m W、0.051 nm/m W。针对微环谐振器的色散进行分析和探讨,提出了结合亚波长光栅的色散优化设计,对微环滤波器的耦合区域进行设计,扩展了定向耦合器稳定达到分光比的波长区域。将这种定向耦合器与微环滤波器结合,设计了2μm波段基于亚波长光栅结构的宽带滤波器,对比分析了亚波长光栅结构对微环谐振器滤波器的色散和带宽的影响,由理论结果发现,相比普通微环谐振器,引入亚波长光栅结构的微环滤波器的FSR和消光比在较大的波长范围保持稳定,有利于充分利用2μm波段的波长范围。