在光学研究中,光学微腔是一种重要的研究工具,具有广泛的应用。近年来,具有超高品质因子、超小模式体积的回音壁模式（whispering gallery mode,WGM）微腔受到众多学者的广泛关注。回音壁模式是指耦合进微腔的光通过全反射的方式在微腔中传播,当满足相位匹配条件时,产生等频率间隔的谐振模。回音壁模式光学微腔在高灵敏度传感器、超窄线宽滤波器、克尔光频梳等应用中已得到深入研究。本文主要对WGM光学微腔的制备、测试、色散设计、非线性光学应用等方面进行研究,主要进行的工作如下:1.介绍了WGM微腔的相关理论。使用CO₂激光器融刻二氧化硅棒形成WGM微棒腔,实验制备了透过率大于90%的锥形光纤,在此基础上,采用锥形光纤近场耦合方式,完成了WGM微棒腔的高效耦合。搭建微腔耦合测试平台,对WGM微棒腔的物理参数特性进行了测试。通过调整激光加工过程中的精细打磨方式,将WGM微棒腔的Q值提升至10⁸量级。2.为将制备完成的微棒腔应用于克尔光频梳的产生,需要一定色散特点的微棒腔,只有在反常色散区才能满足调制不稳定性现象的发生。我们使用COMSOL多物理场仿真微腔模场分布,进而计算得出色散曲线。同时通过实验了解微棒腔的色散情况,验证仿真的正确性。3.搭建实验平台,对WGM微棒腔的非线性光学特性进行了深入测试,观察到了简并四波混频效应、调制不稳定性、交叉相位调制和自相位调制等现象,使用WGM微棒腔最终成功产生带宽40nm的克尔光频梳。此外,利用WGM微棒腔内光子与二氧化硅分子的受激拉曼散射,实验观察到了拉曼散射光。