随着通信业务与互联网业务的飞速发展，高传输速率、长传输距离、大信道容量的光纤通信系统已成为现代通信的发展趋势。光学器件是光纤通信系统的核心，光学微环谐振器作为光学器件的一种，不需要腔面来提供反馈，具有很大优势，并且可将各种光学器件制作在同一块衬底上，因此能够减少光纤通信系统的成本。光学谐振器的基本应用是滤波器，对其性能的提高是其它应用的基础，而大的自由光谱范围能够降低信道间的串扰，因此本文主要围绕如何增大微环谐振滤波器的自由光谱范围展开研究。本文的主要工作为：以光波导理论作为基础，研究了微环谐振器的基本方法，分别为耦合模理论、传输矩阵法、时域有限差分法，并利用OptiFDTD仿真软件分析了双直波导耦合单微环谐振器的输出光谱图，验证了微环谐振滤波器的选频滤波作用。分析了微环谐振器的工作原理以及性能指标，针对单微环谐振滤波器以及串联双微环谐振滤波器，利用传输矩阵法推导了其数学模型，采用MATLAB数值分析了耦合系数、微环半径、波导折射率、损耗对输出光谱的影响，为进一步研究自由光谱范围加倍的单微环谐振滤波器奠定了基础。提出了两种可实现自由光谱范围加倍的单微环谐振滤波器结构。第一种结构为U型波导耦合单微环结构，分析讨论了U型波导耦合点之间的距离、耦合系数、波导折射率、以及损耗对其输出光谱的影响。第二种结构为双端口输入的单微环结构，在双直波导耦合单微环谐振器结构基础上增加了Add端口的光场输入和相移器，讨论了相移器的相移、耦合系数、损耗对输出光谱的影响。根据讨论结果可知，这两种结构分别可通过调节U型波导两耦合点之间的距离和相移来实现自由光谱范围的加倍，同时选择合适的耦合系数可以得到良好的滤波效果。这些数值研究为扩展微环谐振器的自由光谱范围提供了有力的理论依据。