光学微腔,由于其独特的特点,正越来越受到人们的关注,它适合做很多光通讯领域的器件,如激光器、光学滤波器、光波分复用器、光开关、光调制器以及非线性频率转换器等。纳米线光学微腔以及正方形光学微腔有着其特殊光学性质,本论文对纳米线光学微腔以及正方形光学微腔进行了理论分析、数值模拟,并且实验制作了半导体正方形光学微腔并对其进行了光荧光测量和分析。其主要内容如下:首先,本文详细介绍了光学微腔近几年的发展,研究背景以及光学微腔的应用。其次,详细介绍了时域有限差分方法(FDTD),包括差分格式的推导、Mur吸收边界条件与完全金属匹配层PML条件的运用、激发源的选择以及数值稳定性等,由于时域有限差分得到的是时域的信息,为得到频域信息,必须把时域信号转化为时域,所以还介绍了一种基于Baker算法的Padé近似频谱分析方法。另外,介绍了柱坐标下的时域有限差分以及Mur吸收边界条件,然后利用圆柱坐标下角量子数对称,把三维FDTD算法转换为二维的方法,模拟了不同尺寸下自由纳米线微腔以及带有衬底的纳米线微腔。记录纳米腔内某几点电场或磁场的时域信号,然后通过Padé近似把时域信号转换到频域,得到纳米腔的谱线,用洛伦兹对曲线进行拟和得到不同尺寸,不同结构纳米线微腔的模式频率以及品质因子Q值,最后,通过得到的Q值以及纳米线模式的群折射率,计算出纳米线不同端面的反射率。结果表明,在半径只有六分之一模式波长的纳米腔结构中, HE11模式的Q值比TE01和TM01的Q值大的多,但是,TE01模式的Q值随半径的增加而飞快的增大。当纳米腔半径为模式波长四分之一时,TE01模式Q值比HE11和TM01模式Q值大的多。假设整个纳米线都是增益媒体并且有很大的光限制因子,我们能够预期,Q值只有几百或者更低的纳米腔,其域值增益与面发射的异质结激光器差不多。最后,用二维FDTD方法,模拟了2微米的半导体正方形微腔,并且对腔内的模式进行了分析,以及跟Marcatili方法进行了比较,发现两种方法得到的模式频率非常接近。用感应耦合等离子(ICP)等干法刻蚀设备,制作了腔长