近年来,随着柔性光电子学的发展,其在生物医学、生命科学和军事科学等领域表现出了极大的应用潜力。刚性基底到柔性基底的转变使柔性集成光子器件能够实现与人体及其生物组织非平面集成的体外或体内检测。另外,由于支持回音壁模式（WGM）的光学谐振腔具有高品质因数和低模式体积,因此基于WGM微腔的柔性集成光子器件可以实现高灵敏度生物传感应用。然而,当器件受力弯曲时,微腔不可避免地会受到应力的作用,其中,径向剪切应力和力-光耦合效应将分别造成腔体尺寸和有效折射率的改变,进而导致谐振波长的偏移,给探测过程引入非生物因素的影响,严重降低其结果的准确度,使超柔性与高灵敏度无法兼容,限制了柔性集成光子器件在生物传感领域中的应用。因此,必须研究一种新方法或者新机制,消除微腔所受应力,有效控制力-光耦合,才能准确获得生物传感信息,真正意义上实现柔性微腔光子器件在生物传感领域的应用。论文首先分析了柔性光子器件受力时沿薄膜堆叠方向所受应变的情况,提出适用于柔性光子器件结构的多中性轴力学模型;然后提出两种方法以消除力-光耦合效应对生物传感应用造成的影响:一是从大幅度减小谐振腔附近应变分布的角度出发,建立新型三明治薄膜结构,在包层内适当位置嵌入微小刚性体,通过对新型三明治结构所受应变的有限元模拟和相应光学性能的时域有限差分模拟,发现其距离探测表面倏逝波穿透深度范围内的应变可以减小到10^-3??,这意味着器件结构中谐振腔附近的力-光耦合效应在很大程度上被削弱,由此应变造成的谐振波长偏移只有10^-4-10^-3 pm,相较于被探测物引起的谐振波长偏移完全可以忽略;二是从彻底消除力-光耦合效应影响的角度出发,提出单开口微环谐振腔的新型WGM微腔结构,通过对单开口微环谐振腔结构在不同环境以及不同受力条件下的三维数值模拟,得到对称驻波模式和非对称驻波模式的体折射率灵敏度和压力灵敏度,由此建立二阶灵敏度矩阵,并利用灵敏度矩阵的逆矩阵计算出周围环境折射率变化对谐振波长偏移的影响,消除了因器件受力引起的谐振波长偏移。本论文研究内容为实现超柔性、高灵敏度、生物相容的光学生物传感器开辟了新思路和新途径,并且具有重要的理论指导意义。