光腔衰荡法对腔内介质吸收有着极高的测量灵敏度，可实现腔损耗的精确测量。本文基于自由载流子吸收理论和谐振腔理论，建立了半导体材料特性测量的光腔衰荡理论模型，推导了腔衰荡信号与半导体材料特性参数和光学谐振腔结构参数间的函数关系，并进行了仿真分析和实验验证。仿真结果表明：光腔衰荡法可以实现半导体材料特性的精确测量，如掺杂浓度和电阻率。同时，基于该技术对半导体单晶硅片掺杂浓度和电阻率进行了实验测量，结果分别为(2.65±0.38)×1016cm-3和(0.61±0.07)Ω?cm，说明该方法在半导体材料特性测量中具有很好的应用潜力。

氟化钙晶体微腔相比玻璃材料微腔,具有吸收系数小、缺陷少、纯度高、对周围环境湿度不敏感的优势,在微波光子学、陀螺仪和非线性光学等领域具有潜在的应用价值。通过超精密加工技术制备了回转椭球体氟化钙毫米晶体微腔。研发了一套精密加工系统来制备这种微腔,所制得的微腔形状为回转椭球体,微腔结构边缘表面粗糙度低至1.97 nm。使用光纤锥波导与氟化钙微腔实现了高效耦合,此耦合系统展现了高达~10 ⁸的超高品质因子Q值和低至约0.03 nm的自由光谱范围。这些结果证明了针对氟化钙微腔的加工手段具有重要意义,将大大促进其应用。氟化钙微腔的特性也证明了它在光学滤波器、腔量子动力学、非线性光学和陀螺仪等应用中的潜力。

实验研究了香肠状回音壁光学微腔，测量了单个微腔的光学传输谱线.实验结果表明，当从两端拉伸香肠状微腔的时候，观测到的光学模式的共振波长会随着拉伸量的增加而减小，而且不同模式的共振波长减小的速度存在差异.通过拉伸香肠状微腔的方法，实验观察到了单个香肠状微腔中的Fano共振现象.另外，实验上也观测到了与Fano共振现象相关的类电磁诱导透明现象。实验所涉及到的回音壁模式的品质因子高达108.

设计并研究了基于金属-介质-金属等离子体环形谐振器的可调谐高性能多通道波分解复用器。通过环形腔的谐振理论分析, 发现通过调节环形腔的半径和填充介质折射率可以很容易地控制波分复用器的信道波长, 与有限元法模拟得到的结果吻合得很好。由等离子体波导和多个环形谐振器组成的多信道WDM结构增加了在电信波长的传输率, 传输率高达80%, 比最近文献中报道的结果高出两倍。所设计的多信道波分解复用器在高集成电路中有重要潜在应用。

基于光学谐振器结构的感应透明现象通常是利用双光学谐振器产生的, 但由于谐振器间易失谐, 因此感应透明现象难以稳定。本文研究利用单光学谐振器实现稳定的感应透明现象, 并获得透过率大、带宽窄的透射峰。首先建立单光学谐振器自干涉结构, 利用传输矩阵理论讨论该结构的透射谱, 研究结构参数对透射谱的影响, 实验上, 基于理论结果选择适当的结构参数, 利用单模光纤制作单光学谐振器自干涉结构, 建立实验系统测量结构的透射谱, 最后讨论了该结构的应用。实验结果表明: 利用基于单光学谐振器感应透明现象可获得带宽很窄的透射峰, 峰值透过率为0.62, 透射峰带宽为0.54 MHz, 透射峰带宽与波导长度乘积为6.48 MHz·m。基于单光学谐振器感应透明现象的窄带透射峰可用于窄带滤波、光学信息处理、高精度光学参量测量及检测等。