光子晶体纳米束微腔是在完美光子晶体中引入点缺陷形成的一维光子晶体谐振腔。因其具有超紧凑尺寸、高Q值、低模式体积、易于波导集成以及与CMOS工艺兼容性高等突出优势,被认为是实现片上硅光子集成器件的理想平台。目前,已广泛用于实现各种功能性光子集成器件,例如光源、光调制器、光开关和光传感器等。随着现代信息技术的不断发展,光子集成器件逐渐往更高速率、更低功耗、更小体积的方面发展。本文主要以光子晶体纳米束微腔为研究对象,重点研究了其在高效率电光调控以及高灵敏双参数传感方面的实现与应用。具体研究工作包括以下三个部分:第一,本文设计了一种基于低折射率电光聚合物光子晶体纳米束微腔结构。为了克服腔体与衬底材料折射率对比差小导致设计难度高的问题,本文基于确定性纳米束微腔设计方法,利用时域有限差分法与有限元法进行数值仿真,详细研究了其能带结构、光场分布、传输特性等,并对结构参数进行一定优化设计,最终确定了一种用于后续电光调制研究的具体结构参数。第二,基于所提出的纳米束微腔结构模型,本文提出了一种新型高效率聚合物光子晶体纳米束微腔电光调制器。针对本文中的超低折射率对比差纳米束微腔结构模型,通过计算纳米束微腔中相应光学模式和面内电场间的电光相互重叠,并通过优化电极厚度与电极间距来平衡金属电极吸收损耗与电光相互作用强度的关系,进而分析调制器的电光响应。其调制效率高达16pm/V,器件总长度仅为80μm,由此得到半波电压积低至0.05V·cm。因此,所提出的超紧凑高效率的电光调制器可以为未来电场传感以及可调控光子器件提供一种设计思路。第三,在现有纳米束微腔的设计基础上,本文提出了一种基于并联集成光子晶体纳米束微腔湿度/温度双参数传感器。通过Y型分束器,将覆盖SU-8聚合物的介质模光子晶体纳米束微腔与另一个覆盖PVA吸水聚合物的空气模光子晶体纳米束微腔并联集成,形成了可以用于同时检测湿度与温度的双参数传感器,其湿度灵敏度为0pm/%RH 和-387pm/%RH,温度灵敏度为-41.5pm/K 和 58.0pm/K。除此之外,考虑实际检测过程中由于系统误差以及非测量误差等外部干扰引起检测结果不准确的情况,定义ξRH和ξT作为衡量抗外部干扰能力的指标。其值计算出来分别大约为0.006和0.024,这表明谐振波长在1pm的偏差情况下,对湿度与温度的最大检测误差为0.006%RH和0.024K,意味着该双参数传感器具有较强的抗外部干扰能力和拥有较好的稳定性。因此,这部分提出的双参数传感器可能为未来片上硅光传感芯片设计提供一定参考价值。