回廊模(Whispering-gallery mode)微腔已经得到了广泛的研究。WGM微腔具有高品质因子(Q-factor)和较小的模式体积,在低阈值激光器、窄带滤波器、高灵敏度传感器等新型微纳光学器件领域具有重要的应用价值。本文对基于WGM微腔的光学器件进行了理论和实验探索。首先阐述了微腔的基本光学特性,定量地分析微柱和微环谐振腔中WGM模式分布特点,重点研究了影响谐振波长的因素。然后运用局域模理论分析锥形光纤的波导特性,计算得出光在锥形光纤中传播常数。接下来根据质量守恒理论建立制备锥形光纤的理论模型。在实验中搭建了光纤拉锥平台,并成功地制备出低损耗的锥形光纤。在讨论微腔耦合系统的基本模型时,简要分析了耦合系统系统品质因子和相位匹配问题。论文提出了一种基于缓变柱形微腔的新型可调谐光学滤波器方案,该可调谐方案基于谐振波长受微腔形貌控制的特性,利用机械调节的方法使光锥与不同直径的微腔耦合来实现。在实验中验证了方案的可行性,观察到宽带波长调谐。论文还研究了基于微毛细管的生化传感器,系统地分析传感器的工作机制和特征参数。在理论分析基础上,分别从提高灵敏度和降低热噪声两个方面提出传感器的优化方案。在实验中观察到4阶WGM共振峰,并确认了4阶WGM在提高传感灵敏度方面有明显的优势。