随着疾病诊断、药物开发、环境保护等领域,对生物分子精确探测需求的不断增长,生物传感器的研究变得愈来愈重要。其中,回音壁模式（WGM）光学微谐振腔以其高灵敏度、超高品质因数、免荧光标记等优点获得广泛关注。若将具有可变形能力的柔性器件与WGM光学谐振腔相结合,可实现贴合人体皮肤和其他生物组织表面的柔性生物传感器,在健康监测和临床医疗保健应用领域具有极大潜力。然而,柔性光子器件发生弯曲变形时,由于应变-光耦合效应会造成谐振腔尺寸和材料折射率的改变,从而对谐振波长的偏移引入非生物因素的影响,严重降低了生物传感结果的准确性。因此,需要研究一种新的柔性结构或者传感机制来削弱器件所受应力,并有效地控制应变-光耦合效应,从而将柔性WGM光学谐振腔实际应用到生物传感领域中。本论文首先从减小光子器件承受应变的角度出发,基于对多层薄膜结构受力时内部所受应变的分析,提出了一种非对称型柔性三明治薄膜结构,利用有限元软件对该结构沿堆叠方向所承受的应变进行模拟,发现与经典三明治薄膜结构以及由SU-8单一材料作柔性衬底的结构相比,包层近表面处谐振腔附近的应变可分别减小0.57倍和0.55倍,证明非对称型柔性三明治薄膜结构可有效地削弱光子器件附近的应变-光耦合效应;其次从彻底消除应变-光耦合效应的角度出发,提出了两种能实现折射率与压力因素同时探测的新型WGM光学谐振腔结构:一是具有两种WGM径向模式的微盘谐振腔,二是穿孔型微环谐振腔。利用光学仿真软件分别对两种器件结构在不同环境折射率和不同受力情况下的传输光谱进行三维数值模拟,得到微盘腔中两种WGM径向模式的折射率灵敏度与压力灵敏度,以及穿孔型微环腔内对称驻波模式与非对称驻波模式的折射率灵敏度与压力灵敏度,由此建立二阶传感灵敏度矩阵,并通过求解逆矩阵可计算出由折射率单一因素变化引起的谐振波长偏移量,从而彻底消除力学因素对谐振波长偏移的影响;最后将两种新型谐振腔分别嵌入非对称型柔性三明治薄膜结构的近表面处,结合双传感探测机制,实现了基于微盘谐振腔和穿孔型微环谐振腔的两种柔性生物传感器的整体结构设计。本论文的研究工作为实现柔性光子器件在生物传感的实际应用奠定了基础,并具有重要的指导意义。