光子集成潜在的巨大优势已经被人们所广泛认同。集小型化的光子器件、电子器件以及可能的微流通器件于一体的集成芯片势必在光传感与光通信领域发挥重要的作用,而且其必将对人们的生活产生重大影响。目前,人们在多种材料平台上开展与光子集成相关的工作。其中,聚合物材料因其低成本、易加工等诸多独特的优点而引起了人们的关注。本论文将致力于研发一个低成本的光子聚合物平台。通过该平台,能够利用价格低廉的聚合物光子材料,实现对高性能集成光子器件及功能芯片快速高效的加工制备。进一步,我们研究探索了从该平台所获得的集成光子器件在光传感和通信方面的有效应用。考虑到目前市场上光波导聚合物材料的价格普遍比较高昂,并且它们在某些方面的特性不能很好的满足研究的需要,作者和所在的课题组研发了一类新型的聚硅氧烷类光子聚合物材料PSQ-Ls。易于合成是其最大的优点。该类材料无论是在光学特性上,还是在热稳定性方面都展现出十分优良的性能。除此之外,材料良好的紫外固化特性和无需溶剂的特点,也为我们进一步制备集成光子器件奠定了坚实基础。我们探索研究了不同的聚合物集成光子器件的制备工艺。实验表明传统的半导体制备工艺虽然可行,但工艺过程过于复杂且不易优化,不能充分体现聚合物光子材料的优势。与之相比,我们重点研究的紫外软压印技术具有与PSQ-Ls材料兼容性好、工艺过程简单、重复性好等明显优势。我们在研究过程中解决了光波导侧壁粗糙、波导残留层厚度控制等关键性技术问题,并以此制备获得了各类型高性能集成光子器件。对这些器件我们予以了详细的测试表征。其中,聚合物微环谐振器的品质因子Q达到5×104,这在目前所报道的同类型器件中位于前列。利用优化制备所得到光子器件,我们在光传感及通信领域开展了多项应用研究,重点包括：利用具有高品质因子Q值的聚合物微环谐振器实现了免标记的光子生化传感。对传感机理、探测机制、器件结构设计等予以了讨论。重点关注了聚合物光子器件在水溶液环境中的特性。充分研究并评价了聚合物光波导材料的表面特性,利用物理吸附方法在聚合物集成光子芯片表面成功建立了活性货白质生物膜,避免了在常规无机材料集成光子芯片表面构建生物受体分子层所需的复杂的多步化学修饰过程,充分体现了聚合物材料在生化传感这一领域的应用优势。以聚合物微环谐振器作为核心器件,顺利实现了表面传感和均传感两种机制的传感。对于表面传感,在所搭建的传感系统上成功实现了低浓度(5μg/mL)的特异性生物分子检测。对于均一传感,实现了50nm/RIU的传感灵敏度。针对聚合物集成光子器件在多信道复用传感方面的潜在应用,探讨了一种新型的用于实现聚合物波导与光纤耦合的光栅结构。通过在波导芯层与下包层之间嵌入一层Si3N4高折射率介质层的办法,在聚合物波导和普通单模光纤之间首次实现了约12%的耦合效率。与常用于聚合物波导测试的光纤端面耦合相比,这种离面式的耦合方式更加灵活且具有较大的对准容忍度。其与微环谐振器的进一步集成,将对实现芯片式的多信道复用传感提供有力的技术支持。针对集成光子器件的温度依赖性问题,我们对一类波分复用系统中的重要器件——波导阵列光栅AWG予以了特别考虑。利用先进的CMOS加工工艺以及聚合物光子材料的高热光系数,通过合理的设计,我们在保持AWG良好光学特性的同时,成功的使其温度敏感性由原来的65.4pm/℃抑制(?)-1.5pm/℃以下。结合我们前期的工作,我们已经实现了对核心硅基器件马赫—曾德尔干涉器、微环谐振器、以及AWG的无热化。这此无热化器件在未来高度集成的电光系统中将发挥重要作用。