本文分别从理论上和实验上研究了在两种不用的感光聚合物材料上形成主动性和被动性的表面起伏光栅：负性光刻胶材料和偶氮苯共聚物材料。他们的结构形成机理都是由于质量运输效应。然而,在这两种不同的材料中,质量运输效应分别把他们的分子推向相反的两个方向。本文的制造工艺是基于干涉光刻技术,这种技术可以实现大面积而且均匀的结构制造。论文的第一部分研究了在负光刻胶材料(SU8)上面分别制造了一维和二维负性周期性表面起伏结构。这个过程是基于SU8材料在交联过程中引起的收缩效应。论文的第二部分研究了在偶氮苯共聚物材料(DRl/PMMA)上面分别实现了一维,二维和三维正性周期性表面起伏结构。这个过程的形成是由于DRl/PMMA共聚物分子从低强度照射区域运动到高强度照射区域。同时,我们可以通过对于薄膜厚度,周期的大小,曝光强度以及干涉激光束偏振态的控制来实现对于所制造结构高度的控制。在本论文中,也讨论了一维,二维和三维负性和正性周期性结构的一些应用,包括了多个光波长的DFB激光器,非线性光子晶体和光波导的耦合器。