尺寸微米量级的光学微腔，能将光场限制在非常小的空间内，相对于传统的光学谐振腔具有小型化和易于集成的优势，是现代光学和器件应用的研究热点。利用连续的全内反射使光局限于电介质界面的回音壁模(WGM)光学微腔，其腔内谐振的WGM品质因子高、模式体积小，能极大地增强光与物质之间的相互作用。目前，各种不同形状的WGM光学微腔，如球形、盘形、环形、圆环面形、瓶形、半球形和柱形等，已经在微激光器、光和射频通讯、病毒和纳米颗粒探测、量子光学和电动力学、生物传感、光学频率梳及光力效应等众多领域取得广泛应用。本论文以可固化和自然成型的球形、瓶形和半球形光学微腔为主要研究对象，对它们的制备方法、WGM特性和应用展开研究。主要的内容和贡献，可以概括为如下几个方面:　　1.设计和研制了利用双光束CO2激光加热熔融制备光学微球腔的装置。　　2.提出了一种利用求导法计算谐振模式间尺寸参数间隔的有效方法。在Lam求得的尺寸参数公式的基础上，依据角模式数(l)为整数且远远大于1的性质，相邻模式(△l=1)间的尺寸参数间隔可近似表示为相应尺寸参数的导数。相比于泰勒级数展开法，求导法得到的尺寸参数间隔值同利用Mie散射理论算得的精确值之间相对误差更小，并且与实验测量数据基本一致。求导法因不需要繁琐的级数展开，会大大简化计算程序。　　3.基于紫外固化胶材料低损耗、宽透明窗口、液态和可光照固化等性质，提出利用表面张力和光固化相结合的方法，首次制备和研究了紫外固化胶微球WGM谐振腔，并通过倏逝场耦合技术研究了这种微球腔的WGM谐振光谱、耦合效率和品质因子。然后，分别从实验和理论上研究了腔内谐振的WGM随输入光功率增加而发生的蓝移现象，以及不同尺寸微球随输入光功率的变化情况。　　4.依据紫外固化胶可在光纤上润湿的特性，使用润湿和光固化法制备了紫外固化胶微瓶谐振腔。与加热拉伸和软化压缩法不同，它不需要精确控制热源和被加工的样品，是通过自然作用形成，不受机械或人为等外在因素的影响。制得的微瓶腔具有非常好的规整性和中心对称性，并导致腔内激发的回音壁瓶子模式和品质因子具有相对中心位置对称和一致的特性。受所依托的SiO2光纤较高热导率的影响，其谐振漂移灵敏度比微球腔的漂移灵敏度值小。　　5.利用紫外固化胶与PVA之间的类疏水效应和自身的表面张力，获得了自组装形成的微半球。研究了基于Ag镜和PVA类疏水层紫外固化胶微半球腔系统的WGM特性、谐振模式不随入射泵浦电流增加或减小而发生漂移的高稳定性和微半球腔系统的温度传感特性。　　6.将光与微腔从腔内的谐振相互作用拓展到腔外的非谐振相互作用，从数值仿真和理论分析上研究了利用液体填充中空微柱产生超长光子纳米喷射(PNJs)的情况，并通过填充不同的液体实现了对PNJs属性参数的调节和控制。对基于Blu-ray disk和PDMS类疏水层的紫外固化胶微半球，进行了超分辨率成像方面的探索性研究。