片上光互连技术由于其强抗干扰能力、低延时、低损耗和大带宽的优势被广泛应用于信息传输与处理领域。以微环谐振腔和类行波法布里-珀罗（Fabry–Pérot,FP）谐振腔为代表的硅基光波导微谐振腔,以其紧凑尺寸、低功耗和大灵活性在硅基光子学很多领域得以应用。本文理论分析并实验研究了基于微环谐振腔的超高品质因子（Quality Factor,Q值）滤波器和光致/电致热光调谐器件,以及基于类行波FP谐振腔的光子滤波器件和热光调谐器件。主要研究成果可以总结为以下几个方面:（1）提出并实现了一种超高Q微环滤波器。利用回流工艺和热氧化工艺,可降低微环谐振腔的波导传输损耗,提升器件Q值。本文从波导宽度和波导与微环间距的设计方面,以及回流和热氧化的工艺方面,分别介绍了各条件对器件性能的影响。所制备的超高Q微环滤波器,在总线波导和微环波导宽度为1.5μm时Q值超过1×10~6,实现约0.2 d B/cm的低损耗传输波导。（2）提出并实现了一种基于全通型微环腔的光致热光开关和一种基于耦合微环腔的电致热光调Q器件。通过电子束曝光和干法刻蚀工艺,制备了全通型微环腔和耦合微环腔。首先,利用腐蚀和曝光等工艺将单层石墨烯铺设在全通型微环腔上,实现石墨烯在硅波导上的图形化。所制备的由硅-石墨烯组成的光致热光开关实现了低功耗和易集成的性能,最快实现几百纳秒的快速时间响应。此外,利用电子束蒸发工艺在耦合微环上生长金属,利用电致热光效应对单个微环调谐,实现系统Q值变化。所制备的器件在较低功耗下实现了低Q值与高Q值的切换。（3）提出并实现了基于类行波FP谐振腔的光子滤波器件。类行波FP谐振腔内模式反射和模式转化是实现高性能输出的基础,本文研究了基于类行波FP腔的Lorentzian和Fano两种不同传输曲线的理论模型。通过理论设计,所制备的光滤波器分别实现了具有Lorentzian和Fano谐振的传输曲线,其中Fano谐振器件的下载端消光比50 d B,斜率超过73 d B/nm。此外,通过串联两个相同的谐振腔实现了二阶平顶通带的滤波器。所制备的类行波FP谐振腔尺寸紧凑,且能在输入端和下载端间实现同向传输,是硅基光子学领域一款很有潜力的谐振腔。（4）提出并实现了基于类行波FP谐振腔的热光调谐器件。基于类行波FP谐振腔可实现低损耗、大带宽和具有高调谐效率潜力的热光开关。所制备的热光开关实现了0.274 nm/m W的调谐效率,该结果与有限元模拟相符。借助类行波FP腔的小模式体积,研究表明该器件调谐效率可达到2.6 nm/m W。此外,通过级联类行波FP腔制备了四通道可重构光分插复用器,各下载端通过调控可以实现任意一个信道的下载,并且可调换四个信道的输出波长,实现了400 GHz和200 GHz均匀通道间隔的输出。本论文对微环谐振腔和类行波FP谐振腔及其光器件开展了一系列理论与实验研究,均表现出高性能特性。本文提出并实现的高性能微环谐振器和类行波FP谐振器有望在集成光器件中得到广泛应用。