本论文的工作是围绕任晓敏教授任首席科学家的国家重点基础研究发展规划项目(973计划项目,项目编号:2003CB314901,2003CB314902)、教育部新世纪人才支持计划(项目编号:NCET-05-0111)、国家自然基金(项目编号:60576018)、国家自然基金重点项目(项目编号:90601002)、北京市“科技新星计划”(项目编号:2006A46)、国际科技合作重点项目计划项目(项目编号:2006DFB11110)展开的。半导体微型谐振腔(环形、盘形、球形)由于其结构紧凑、波长可选、易于大规模平面集成等优点在滤波、复用/解复用、波长转换等领域得到了广泛的关注,但是基于微型谐振腔的探测器的研究还相对较少,目前国际上尚未实现器件整体都由半导体材料制成的环形腔光探测器。基于微型谐振腔的半导体光探测器不仅兼具谐振腔增强型(RCE)和波导型光探测器之长,即具有高速、高量子效率、波长可选等优点,还由于其体积小、入光方向平行于基片等优点,在未来大规模的光电子集成(OEIC)和密集波分复用(DWMM)光纤系统中有着巨大的应用前景。本文针对基于环形腔结构的光探测器进行了深入的理论分析和参数设计,并对环形腔光探测器进行了实验上的探索。以下是本论文的主要工作:1、通过模式耦合理论分析了环形波导与直波导的耦合系数,采用RSOFT的BPM(Beam Propagation Method)方法分析了微环探测器的等效吸收系数,并得出了微环探测器的量子效率。结果表明:在环形谐振腔半径为5μm时,环形腔光探测器的量子效率可达0.93,FSR大约为23nm,FWHM为0.4nm。2、采用时域分析法研究了微环探测器的瞬态性能,分析过程中综合考虑了器件的串联电阻、结电容的影响,得出了不同的器件参数对瞬态性能的影响。3、与陈海波博士合作,首次用InP/InGaAsP材料制备了含有InGaAs吸收层的环形和跑道形谐振腔光探测器,测试了波长选择性能,对于半径为80μm圆形谐振腔,其透射光谱的自由光谱范围(FSR)为0.75nm,FWHM为0.5nm;对于半径为80μm,直波导长度为30μm的跑道形谐振腔,其透射光谱的FSR为0.7nm,FWHM为0.4nm。4、探索了多边形结构光探测器的可能性,这种探测器由直波导和微结构的三角形腔、四边形腔等多边形腔组成。这种探测器采用双直波导耦合,易分析,对于给定耦合系数,波导间距可以比较大。我们计算了三角形探测器的量子效率,在给定的条件下,量子效率最高可达0.932,FSR大约为24nm,FWHM大约为0.4nm。