基于回音壁谐振模的光微流体生物传感器以高灵敏度、高品质因子、小体积、易于集成等优点逐渐成为光学传感领域研究的热点，微管腔在兼顾上面优点的同时，还可用作待测样品的输送通道，因此备受重视。本文基于Mie散射理论，建立了微管腔生物传感器的体传感和表面传感模型，推导了多层微管腔WGM模式的本征方程及模式场的分布情况，研究了微管内壁涂覆高折射率介质层提高传感器灵敏度的方法，并对试验测得的WGM谐振光谱进行区分。完成的主要工作如下：从矢量形式的亥姆霍兹方程出发，分别利用分离变量法和构造矢量函数法求解了微管腔和微球腔内部的电磁场分布情况，建立传感器的体传感和表面传感模型，给出了多层环状结构的特征方程，然后利用微谐振腔的谐振加强条件分析了微谐振腔的倾斜、外部环境温度变化对谐振的影响基于柱坐标系下矢量亥姆霍兹方程的求解，分析了熔锥光纤中的模式传播问题及其与微管的传播常数匹配问题，然后基于耦合模理论，利用直波导近似，推导了直波导和弯曲波导的耦合系数，并仿真计算了耦合系数和波导间距、波导宽度、弯曲波导曲率半径间的关系，最后基于时域有限差分算法仿真计算了微管外部或内部涂覆介质层对耦合系数的影响。探讨了模式折射率传感灵敏度的影响因素，然后从理论上分析指出可以通过在微管内壁涂覆高折射率介质层吸引电磁场向微管内部移动来提高折射率传感灵敏度，最后计算了折射率传感灵敏度随涂覆层厚度及涂覆层折射率的变化情况，并从几何光学的角度指出了模式灵敏度大幅增强的原因。搭建棱镜-微管耦合实验装置，成功激发了微管支持的WGM模式，通过在微毛细管内部通入不同浓度的乙醇溶液检验了不同WGM模式的折射率传感灵敏度，并对试验所测WGM谐振光谱进行了区分。