具有超高品质因子的回音壁模式微腔在非线性光学、光机力学、光学传感等领域有着非常大的研究价值和应用潜力。本论文的工作集中于新型高品质因子回音壁模式微泡谐振腔的设计与制备,从实验和理论两方面研究了该类微腔在非线性光学、光机力学、光学传感等方面的特性。本论文的主要创新点如下：1.在高Q微泡回音壁微腔中通过色散调控,实现色散补偿的四波混频和光梳产生。微泡微腔品质因子达5×107,回音壁模的零色散波长可从0.8μm到1.6μm之间调节。此外还设计并制作了高光学非线性光环形微流微腔、准液滴型微腔以及硫系玻璃微球微腔等高Q微腔,并对其中的受激拉曼散射等非线性光学过程进行了研究。2.在高Q微泡微腔中利用不同光学模式选择性地得到不同光机械模式,实现了光机械微流传感、二维光学-机械传感和表面质量传感。其中二维光学-机械传感是对光学折射率传感的有效补充,使得待测物的折射率不改变情况下,仍能通过光机械传感获得待测物的变化。3.提出并实现利用光微流耦合微泡微腔所形成的模式劈裂进行传感,有效克服了单腔微腔中共振波长随外界扰动而漂移的现象,压低噪声两个量级,对生物分子的探测极限达到了pg/ml量级(～15fM)。4.通过在微泡微腔内壁镀银膜,制备了高Q光学/等离激元复合回音壁模式微腔,在实验上观察到了复合模式与等离激元模式强耦合现象,复合模式最高品质因子可达105以上。