光波导环腔传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰性强、微型化等优点成为了目前热门研究的传感器件之一。其利用介质中传播的倏逝场来感应环境折射率的变化,从而进行生物探测。本文基于强度探测和波长探测方法,提出了两种新型传感器件,研究了其器件结构和传感特性,给出了优化设计方案,在优化设计下,提出的新型传感器取得了优良的性能。完成的主要研究工作如下：首先针对微型化、集成化、稳定性好、灵敏度高的生物传感探测,设计了一种新型的反馈式跑道型光学微环传感器,该传感器主要由U型反馈波导、跑道谐振腔和敏感环组成。采用传输矩阵方法推导了该传感器的归一化输出光强公式,数值分析了传输损耗因子、自耦合因子和敏感环尺寸等对传感灵敏度的影响性质。根据分析结果对结构参数进行了优化,优化结构不仅可以输出尖锐陡峭的非对称法诺谐振光强谱线,还具有较高的法诺谐振光谱斜率,能更好的增强传感灵敏度。在信噪比为30dB的测量系统中,优化的反馈式跑道型光学微环传感器的探测极限可以达到4.48×10名单位折射率。其次针对宽谱的波长探测型生物传感应用,设计了一种基于马赫-曾德干涉(Mach-Zehnder Interference,MZI)结构的可产生游标效应的双微环谐振腔传感器。其主要由两个3dB耦合器、两组双直波导、一个敏感环和一个参考环组成。采用耦合模理论推导了该传感器的归一化输出光强公式,分析了其光强输出谱线性质。仿真分析表明,该传感器可输出具有较大振幅的主谐振峰光强谱线,其主谐振峰可呈数字式移动,当被探测物的有效折射率变化为探测极限的整数倍时,主谐振峰的位置以步长λm成倍漂移。在优化设计下,该传感结构可获得6.732×10-5RIU的较低探测极限,灵敏度达到3.730×104nm/RIU,比传统的双直波导单微环谐振腔灵敏度高近52倍；当使用带宽为310nm的光源时,可以探测的物质有效折射率的变化范围为0.0083,具有探测动态范围宽、探测极限低和灵敏度不易受自由光谱范围影响等优点。