随着全球信息化时代的到来,光通信网络技术正朝着高集成度、高速率、大容量的方向飞速发展。近年来,为提高光网络的适应性和灵活性,结构各异的集成光学器件层出不穷,由于其具有模块化、小型化和可集成等优点,成为了未来光通信技术发展的重点方向。微环谐振器是一种特别重要的基础光学元器件,其具有体积小、结构紧凑、集成度高、性能稳定、波长选择性好等特点,能够适用于构成各种不同性能的复杂器件,如激光器、光滤波器、光调制器、光开关、传感器、光学延迟线等。本论文以单晶铌酸锂薄膜微环谐振器作为研究对象,在基本理论、仿真建模、制备工艺等方面进行了系统的研究。本文采用铌酸锂（LiNbO₃,LN）作为光波导芯层材料,其综合性能优异,表现为通光范围广,非线性系数大,有较强的压电效应、热释电效应,并选用绝缘体上铌酸锂（Lithium niobite on insulator,LNOI）作为基本结构,设计、制备并测试了微环谐振器。本文的主要研究内容和研究成果如下:1、微环谐振器的仿真建模研究根据光波导理论以及微环谐振器的工作原理,运用COMSOL有限元仿真软件,先后对直波导与微环波导进行了建模仿真,设计并优化了波导端面尺寸、耦合间距、耦合长度和曲率半径等参数,最后完成了掩膜版图的绘制。2、微环谐振器的刻蚀制备工艺研究选用LNOI作为基本结构,在铌酸锂薄膜上刻蚀出波导。在光波导的制备过程中,采用磁控溅射法制备金属铬（Cr）膜来作为掩膜,并且重点研究了氩离子（Ar⁺）刻蚀和反应离子刻蚀（RIE）这两种刻蚀技术。通过对比分析发现,虽然Ar⁺物理刻蚀速率在设备参数调节下,最高可以达到95 nm/min的刻蚀速率,但难以获得光滑、陡峭的波导侧壁,且与Cr掩膜的刻蚀选择比仅为1:1,较差的选择性意味着其难以实现铌酸锂的深刻蚀。而采用RIE得到的刻蚀速率较平缓,为7 nm/min,与Cr掩膜的刻蚀选择比能够达到6:1以上,同时能够获得光滑、陡直的侧壁形貌。最终在400 nm厚度的单晶铌酸锂薄膜上,采用优化的RIE工艺参数制备出宽4μm、高350 nm的脊型光波导,并通过光学测试得到其传输损耗约为5.3 dB/cm,验证了通光的可行性,为后续微环谐振器的制备奠定基础。最后,结合设计的版图,采用与制备光波导相同的RIE工艺在400 nm厚度的单晶铌酸锂薄膜上成功制备了微环谐振器。3、微环谐振器的光学测试研究先后对直波导和微环谐振器进行光学测试。根据测试数据得到直波导的传输损耗约为2.6 dB/cm,耦合损耗约29 dB,直波导传输损耗较低;微环谐振器Q值为12517.58,调制深度为23.36 dB,微环谐振器Q值较高,调制深度较大,性能优异。最后,通过将测试数据与仿真结果对比分析,判断出仿真设计基本符合器件实际情况。