随着集成光学技术的发展,基于SOI的集成型微纳光子生化传感器以其灵敏度高、易微型化、低成本、选择性好等优点而被认为在环境监测、疾病医疗等民生方面具有非常大的应用前景。本论文在此基础上,提出了几种新型硅基生化光子传感器的结构设计,旨在进一步缩小微纳光子生化传感器件的结构尺寸,实现大的探测范围和高的传感灵敏度。全文工作主要包括以下内容:首先设计了一种螺旋双耦合式跑道型谐振腔传感结构,为了验证游标效应能有效提升器件的传感性能,将其分解成两个单耦合型的微跑道型谐振腔结构,基于传输矩阵法和谐振条件,结合具体的数值仿真优化,在此基础上分析其传感特性。通过比较两者的传感性能,进一步证实了基于游标效应的螺旋双耦合式谐振腔能够显著提高器件的灵敏度和实现大的探测范围。其次提出了两种基于MZI调制的谐振腔传感器:四叶草型和豌豆型传感结构。对于四叶草模型,分别从两个MZI的平衡态和非平衡态出发,研究波导几何参数对传感器性能的影响,并给出了具体的尺寸设计和优化指导;对于豌豆型模型,首先对其传感机理作了简要的描述,在此基础上分别讨论了单豌豆型和双豌豆型谐振腔,并结合具体的结构设计方案对传感器的性能进行测试。数值结果表明,相比传统的单一传感结构,两者在传感性能方面都有显著的优势。最后采用FDTD算法设计了三种基于光栅刻蚀的微纳光子传感器。首先以光栅环形谐振腔为基础,研究了谐振腔中的模式特性,并分析了布拉格光栅的相关参量对光栅环形腔中的反射特性的影响,对传输谱线中出现的模式分裂作了进一步的讨论和分析,在此基础上又先后设计了基于外沿刻蚀和基于内沿刻蚀的光栅微环互调型微纳光子传感器,仿真结果显示,基于外沿刻蚀的微环调制型谐振腔消光比很大,且在整个探测频谱范围内只存在一个谐振峰,因此非常利于探测,但其灵敏度较低;基于内沿刻蚀的光栅调制型谐振腔由于具有高品质因子,高消光比和高灵敏度的探测性能,因此非常适合作为对探测环境具有高要求的传感结构设计。