利用T矩阵方法研究了表面吸附有随机分布小颗粒的光学微球腔的光学特性,通过计算其散射效率和不对称因子分析了吸附小颗粒的数量、尺寸对微球腔形貌共振(Morphology-Dependent Resonances,MDR)廓线的影响;利用分离变量法研究了具有均匀吸附膜(同心双层球)微球腔的光学特性,分析了吸附膜的厚度对谐振廓线的影响。结果表明,附着于微球腔表面的小颗粒以及均匀吸附层,都将对整个微球腔的形貌共振产生影响,并使光学微球腔的品质因数降低,甚至不产生回音壁模。

基于分离变量法研究了平面波斜入射时, 空心无限长介质圆柱微腔的光学特性, 通过计算散射场展开系数分析了入射角度、空心部分的尺寸等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明, 当空心部分的尺寸参数较大时将使微腔的形貌共振(Morphology Dependent Resonances, MDR) 峰值产生偏移, 当空心部分尺寸参数较小时, 圆柱仍然可以产生MDR共振, 且位置和均匀圆柱重合。当平面波斜入射时, MDR峰也会产生偏移, 并且随着入射角度的减小, MDR峰值减小, 直至完全消失。

采用玻璃粉料高温漂浮熔融法制备了0.9%Er2S3(质量分数)∶75%GeS2-15%Ga2S3-10%CsI(摩尔分数)硫系玻璃微球, 并用熔融拉锥法制备了锥腰直径为2.31 μm的石英光纤锥。将其与直径119 μm的硫系微球进行耦合, 在980 nm 激光泵浦下获得了微球中与Er3+:4I13/2→4I15/2跃迁对应的1.54 μm处的荧光光谱。分析了微球和块状玻璃荧光光谱差异的原因, 并用Mie散射理论公式对微球荧光光谱共振峰间隔进行了计算。共振峰间隔实验结果与理论计算误差最小仅为0.05%, 验证了理论分析的正确性。最后, 讨论了微球峰值间隔与泵浦功率的关系, 排除了泵浦功率对共振峰间隔的影响。

基于分离变量法研究了双层同心和偏心介质球微腔的光学特性，通过计算其散射效率和不对称因子分析了内核的位置、尺寸以及入射角度等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明，当内外两层颗粒的折射率不同时，内核粒子的位置以及尺寸将对偏心球的形貌共振（MDR）产生影响。通过计算球形粒子的内场角度平均强度发现，当内核粒子的位置位于能量集中区域时，MDR的位置和廓线受入射角度影响较大。

介绍微腔研究理论的发展和微球腔中的光线量子论。测试了488 nm激光激发下掺铒磷酸盐玻璃微球的1533 nm荧光光谱，分析其谱线中的形貌共振现象及形成机制，并将掺铒磷酸盐玻璃微球的荧光光谱和掺铒磷酸盐体玻璃的荧光光谱进行比较。从实验中得到了掺铒磷酸盐玻璃微球产生的单模振荡幅度。