近年来,含偶氮苯分子的聚合物材料,因其在光子学等领域具有广泛的应用前景,引起了科研工作者的极大兴趣。另外,有机-无机复合材料是由有机材料和无机材料在分子水平上结合,因此,具有很多独特的物理和化学性质,在光学、电磁学等领域具有广泛的应用。本文通过低温溶胶-凝胶技术结合旋涂方法,制备得到了掺偶氮苯和光敏功能基团的二氧化钛基/有机改性硅烷复合光波导薄膜材料,由于掺杂偶氮苯,使得该复合薄膜具有良好的光响应特性,另外掺杂的光敏功能基团使该复合薄膜具有紫外光固化功能,另外,该复合薄膜在低温下即可获得数微米的厚度,表面光滑致密,且具有较高的光学透过率以及优良的光波导特性,因此,该复合薄膜材料在光子学以及微光学等领域具有非常重要的应用价值。基于偶氮苯分子的光致异构化特性,研究了钛含量、偶氮苯含量以及热处理温度对该复合薄膜光响应特性的影响。结果表明,钛含量为0.2mol、偶氮苯含量为3wt.%、热处理温度为50°C的薄膜具有较好的光响应特性。通过棱镜耦合技术研究了不同钛含量、不同偶氮含量以及不同热处理温度下该复合薄膜的折射率与厚度、传输模式和传输损耗等光波导特性。结果表明,制备得到的复合薄膜光传输损耗值在0.2 d B/cm左右,可以满足微光学元器件中光传输损耗的要求。通过原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重分析等研究了该复合薄膜的表面形貌以及光化学结构特性。最后,基于该复合薄膜具有紫外光固化功能,以聚苯乙烯微球模板和光刻胶模板作为母模,通过紫外软压印技术,在该复合薄膜上压印得到了微透镜阵列结构,并研究了复合薄膜微透镜阵列结构的光学成像等性能。