四波混频、参量放大等非线性效应已经在基于光纤的全光通信中得到了广泛应用。然而由于石英光纤较低的非线性系数和较小的折射率差，导致产生足够非线性效应需要数千米的光纤，制约了其在片上系统中的应用。硅材料本身具有较高的三阶非线性系数，并且基于硅制备的纳米线波导可以提供较强的光场限制，加上成熟的硅基微纳器件加工工艺，使得硅纳米线波导成为实现非线性效应的理想平台。同时，微环谐振腔能够进一步增强处于谐振波长的光场限制，增强光与物质的相互作用，实现高效的非线性效应。因此，本文采用硅基微环谐振腔来实现片上高效四波混频。首先对光学非线性效应，尤其是四波混频效应进行了详细的理论分析；然后分析了微环中的谐振增强效应以及该效应对四波混频的影响，模拟了微环的光学性质，并以此为基础确定了器件的结构参数；根据现有工艺条件，采用电子束曝光，反应离子刻蚀等手段，制备得到Q值达到60000，消光比为6dB的硅基微环谐振器，并利用光纤耦合测试平台实际测得低泵浦功率条件下，最大转换效率达到-25dB的基于四波混频效应的波长转换现象；最后提出了一种混合集成的方案，采用BCB键合的方式将一种高非线性材料键合至硅基微环的表面，以进一步提升器件整体的非线性系数，实现更高的转换效率。本文对于硅基微环谐振器中四波混频效应的研究表明，采用这种结构可以实现低功率、高效率的四波混频效应。为片上信号处理、量子计算以及单光子源等后续课题提供了坚实的理论与实验基础。