近几年,5G商业化的到来、云计算,物联网的出现以及“宽带中国”“网络强国”政策的提出为光通信的发展带来了前所未有的机遇,超高速、超大容量、超长距离以及全光网络是未来光通信的发展方向。密集波分复用(DWDM)是全光网络的主流技术,而滤波器是DWDM的关键器件,可调谐光滤波器(TOF)可以对输入光信号的波长和频率进行选择,增加了系统的灵活性,降低了系统的成本,对加速全光网络进程意义重大。光学微腔可以在局部对光场增强,在小模式体积下实现高品质因子,通过电热、压电、液晶调谐等多种方式实现调谐,逐渐成为可调谐器件的研究热点。本文围绕光学微腔重点研究了理论基础和设计方法,基于亚波长光栅和向列相型液晶完成了可调谐微腔的设计并实现了调谐,主要的创新和研究成果如下:1.对可调谐微腔和亚波长光栅的相关理论进行研究,分析了光学微腔在基础理论和器件方面的应用方案,对比了可调谐微腔在不同驱动方式下的研究现状。2.提出一种基于亚波长光栅的新型微腔结构,该结构中光栅是非周期对称分布的,可以对入射光束相位进行控制,使光波发生小角度偏转,腔内采用硅材料。针对设计的结构进行优化仿真,结果显示,当偏转角为4°左右时,腔长固定在4.52μm,微腔的品质因子达到24754,比普通谐振腔的品质因子提高2.4倍,模式体积为1.77μm2,比普通谐振腔的模式体积减小了 56%。3.提出了一种基于亚波长光栅的液晶可调谐微腔结构,亚波长光栅作为器件的反射镜,在宽波长范围内可以提供高于90%的反射率,而且其沟槽结构可以实现液晶分子的取向。最终计算得到的光栅参数为:周期840nm,厚度100nm,占空比0.55。利用液晶的电控双折射特性,当腔长为3.5μm,横向尺寸为33μm时,谐振腔可实现60nm(1490nm-1550nm)的调谐范围,在调谐范围内可以实现线宽小于1nm。4.使用回流法完成了锥顶型谐振腔内嵌结构的制备。设计并搭建了用于测试周期亚波长光栅反射率及谐振腔的实验测试系统。完成了周期亚波长光栅反射率的测试,结果表明在1480-1580nm范围内宽带高反,且测得谐振腔谐振位置与理论值接近。