近些年来,光学生物传感技术发展十分迅速,被广泛应用于生物医疗研究,环境监测和国土安全等领域。其中,回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小的模式体积,可以极大的增强光与物质的相互作用,被认为是光学微腔生物传感中最有希望的体系之一。目前,已经在实验上得到单纳米颗粒和单生物分子的光学响应信号。然而,动态反应过程的监测也是生物传感领域的重要课题,回音壁模式光学微腔还未广泛应用于动态反应过程监测中。此外,在面向实际应用时,回音壁模式光学微腔存在耦合困难的问题。本文致力于研究回音壁模式光学微腔对动态反应过程的监测,提出一种用于封装回音壁模式光学微腔与光纤锥耦合系统的方法,主要内容分为以下三个部分:第一、回音壁模式光学微腔与耦合光纤锥制备技术在实验上制备超高品质因子的回音壁模式光学微腔,是进行生物传感研究的基础。本文应用氢焰加热拉锥技术和二氧化碳激光器加热技术,成功制备光纤锥和超高品质因子回音壁微泡腔。实验上,搭建了光纤锥与回音壁模式微泡腔耦合系统,用于后续的生物传感研究。第二、基于超高品质因子的微泡腔实现水凝胶动态相变过程监测实验上制备超高品质因子的回音壁模式微泡腔,将PNIPA水凝胶溶液注入到微泡腔内部的微流通道中。首次提出,同时利用模式移动和模式展宽两种传感机制,监测水凝胶相变过程。实验上,利用1550 nm激光作为热源,控制热敏水凝胶相变过程。实验结果表明,水凝胶由亲水态到疏水态相变过程中,回音壁模式谐振波长整体红移,线宽展宽超过10倍。回音壁模式展宽揭示了水凝胶相变过程中光散射增强的现象;模式红移揭示了相变过程中水凝胶折射率增加的现象。值得注意的是,与模式移动相比,模式展宽机制在实际测试中,不受热噪声和激光频率噪声的影响。这部分工作证明,微泡腔可以为今后动态生化过程监测,单分子动力学研究提供良好平台。第三、封装型微泡腔及其多用途光学传感应用实验上实现了超高品质因子的封装型微泡腔,并证明其良好的稳定性。用低折射率湿气固化聚合物(MY Polymers Ltd.,MY-133 MC)封装微泡腔与光纤锥耦合系统。实验上,测试了封装后微泡腔的稳定性和热响应;此外,通过监测回音壁模式谐振波长移动和模式线宽变化,来表征水凝胶的相变过程,揭示了水凝胶在相变过程中,折射率增加和光散射增强的现象。理论分析了相变过程中,影响模式移动的因素,并计算出相变过程中折射率变化。这部分工作为后续光微流传感应用于实际做了铺垫。