回音壁模式光学微腔是通过界面处的全反射将光场限制在微米量级的器件。由于这类器件一般具有很高的Q值和小的模体积,在无标记光学生物传感应用中尤其是在单颗粒探测方面可以有效的增加光场和分析物作用时间和作用范围,从而实现高灵敏度,低探测极限的探测。目前仅仅依靠单个回音壁模式微腔本身进行传感探测的研究由于受到器件结构和信号分辨率的限制,体折射率灵敏度和颗粒探测极限分别限制在1000nm/RIU以内和探测半径最小为12.5nrn的聚苯乙烯小球。为了进一步的提高传感器的探测性能,人们在回音壁微腔的基础上引入多种增强机制。目前被广泛研究的增强机制包括掺杂增益介质,激发局域等离子体,利用耦合或级联结构以及光镊操控等。本论文将围绕耦合回音壁模式微腔结构展开系列研究,设计、制备和表征高灵敏度的生物传感器。主要结果包括：1.理论上分析了光微流谐振环中回音壁模式分布与其传感灵敏度,并针对实验中所使用的耦合腔尺寸,计算了当耦合腔不同模式间相互耦合时,游标效应对谐振波长灵敏度的放大作用。理论结果显示在当前实验结构下利用游标效应可以实现103～105nm/RIU量级体折射率灵敏度,这比单个光微流谐振环的灵敏度探测极限(102)大数个量级,突破了单个回音壁模式微腔灵敏度探测极限。2.实验上利用光斑微区加热的方法,在基片型耦合微盘结构中验证了耦合回音壁模式微腔激光器耦合区间在传感中的特殊性质并不影响出射光谱的游标效应。使用532nn’l的连续激光器聚焦光斑(直径为40μm)照射SU-8/RhB耦合盘的不同位置,由于热效应可引起局域折射率变化。改变激光功率可以实现折射率的连续变化,从而引起出射光谱包络移动,结果显示光谱移动规律符合游标效应。3.分别设计并制作了单通道和双液芯光微流回音壁模式耦合微腔激光传感器,它们实现了水相样品超高灵敏度探测。首先将光微流谐振环与固体环形激光器相耦合,利用游标效应对光微流谐振环的灵敏度进行放大,在水相样品体折射率探测实验中,放大倍数达到了355,体折射率灵敏度为2510nm/RIU,对应的体折射率和生物分子表面质量等效噪声探测极限为1.6×10-5RIU和69pg/mm2。进一步优化传感器结构,采用液芯染料激光器替代固体激光器以减小探测噪声,降低探测极限。实验中实现了体折射率灵敏度2227nm/RIU,对应的体折射率和生物分子表面质量等效噪声探测极限为4.5×10-6RIU和1.9pg/mm2。这种光微流耦合回音壁模式微腔激光传感器为发展高灵敏度,低探测极限的生物传感器提供了一种新途径。