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随着大容量、高速率、长距离的WDM(波分复用)光纤通信系统的快速发展,对相关的光电子器件也提出了更高的要求,以满足不断升级的通信传输系统的高性能要求。具有微纳结构的光电集成器件,由于其结构紧凑、性能优越、制作工艺简单等优点已成为近年来光通信领域的热点研究课题,将是光通信器件的未来发展方向。本论文对基于微纳结构高性能光探测器进行了研究,主要对基于F-P(Fabry-Perot)腔结构滤波的波导探测器(Waveguide Photodetector, WGPD)、基于SOI(Silicon On Insulator)微环结构滤波的WGPD理论、制作工艺及性能进行了详细、深入的研究和分析。主要创新和研究成果如下：1.建立了倏逝波耦合WGPD模型,研究了其工作原理,理论分析并仿真了InP基长波长WGPD的量子效率、高速响应性能。根据仿真结果设计出了高速性能的InP基长波长WGPD版图,成功制作了不同吸收长度、不同形状电极的InP基长波长WGPD,并对器件性能进行了测试,测得吸收长度为20μm、50μm、100μm的InP基长波长WGPD在1550nm处,其各自量子效率为9.7%、14.2%、24%,由实验结果得到InP基长波长WGPD吸收长度大其量子效率也相对较大。2.制备了两种基于GaAs基F-P腔滤波的WGPD,实现了具有波长选择特性的InP基长波长WGPD。先建立了F-P腔的理论计算模型,以该模型为理论指导,完成了实验验证。然后将F-P腔引入到WGPD器中,设计出了两种具有F-P腔结构的InP基长波长WGPD,完成了器件的理论计算,并实验制备了这两种器件,它们由F-P腔滤波器和WGPD在水平方向上通过BCB键合而成。完成了器件测试,测得它们的光谱响应峰波长均位于1538nm处,光谱响应线宽均为0.3nm左右。3.提出了一种Si基F-P腔滤波波导与WGPD集成的具有波长选择性能的长波长光探测器,它由Si基F-P腔滤波波导和WGPD在水平方向上键合集成。Si基F-P腔由一个Si/Air DBR反射镜、Si腔体和一个Air/SiDBR反射镜构成。首先从理论上对Si基F-P腔滤波波导的性能进行了分析,然后分析了Si基F-P腔滤波波导与WGPD水平集成器件的性能。4.设计并制作了SOI单环、多环串联、多环并联结构的微环滤波器,并完成了测试和分析。先分析了微环谐振腔(Micro Ring Resonator, MRR)滤波器的工作原理,采用耦合模理论计算出了单个MRR,串联MRR和并联MRR滤波器的透射谱公式,并给出了MRR滤波器重要的性能参数方程。最后在理论基础上设计并制作了不同结构的微环滤波器,并完成了微环滤波器的测试。其中单环结构的微环滤波器实验结果与理论设计基本符合。5.成功制作了一种在Si基上集成SOI MRR与WGPD具有波长选择性能的长波长光探测器。首先设计了SOI MRR,对MRR的传输性能进行了理论分析,然后制作出SOI MRR,通过BCB把它与WGPD键合集成,并对制得的器件进行了实验测试,测试结果显示该器件有较好的光谱响应,其FSR(自由光谱范围)约为24nm,与理论计算相符,在波长1556nn处1V偏压下Through端的光探测器响应度为0.538μA/W。6.设计了一种基于SOI跑道谐振腔滤波的具有波长选择性能的长波长集成光探测器。该器件中的跑道型结构用于波长选择,并用COMSOL软件仿真了它的光场分布,理论分析了它的传输特性,其FSR与跑道型结构的长度成反比,随着直波导部分的长度或环半径的增加而减小。理论计算出集成器件的FSR约为17nm,在波长1550nm处的量子效率约为88%。