细胞激光器作为一种新型激光器，是指激光在细胞内的输出。传统激光器通常使用的固体、半导体等非生物增益介质材料，它推动了光子学等基础学科发展，而且在生命科学的传感、探测、成像等领域，充分发挥了激光信号相比于传统的荧光信号所具有的探测灵敏度高、易分辨等优势。本论文以研究新型细胞激光器为切入点，进行了相对详尽的关于光流体激光器、细胞激光器可行性腔型设计的调查，对微球谐振腔回音壁模式激光输出及传感进行了理论和实验的研究，对于细胞激光器的研制进行了初步的理论和实验探索。主要包括以下内容:　　(1)对于微球谐振腔回音壁模式激光输出的理论和实验研究。采用聚苯乙烯材料的微球作为回音壁模式的谐振腔，微球谐振腔直径为15±0.5μm，同时在微球内掺杂Dragon Green染料，来提供增益信号，将样品固定在显微镜专用的盖玻片装置中，借鉴荧光显微镜中的光路设计原理，在光学平台上搭建了一套光学系统。对于样品微球可以同时实现光谱探测和成像探测，在473nm、重频100Hz、单脉冲能量10μJ的固体激光器泵浦下，实现了单个干燥的Dragon Green微球在525-545nm的回音壁模式激光输出。同时从回音壁模式的基本理论出发，对光信号调制过程进行了理论分析。　　(2)对于微球谐振腔回音壁模式激光传感的理论和实验研究。在微球谐振腔回音壁模式激光输出实验的研究基础上，首先从荧光能量共振转移原理出发，选择Dragon Green作为供体，Rhodamine B作为受体，实现了基于回音壁模式的双激光输出。以Dragon Green在水溶液中的实验为参照标准，对于各个浓度梯度的罗丹明B染料水溶液(0.005mM、0.001mM、0.005mM、0.01mM、0.05mM、0.1mM、0.5mM、1mM)进行探测，分析实验光谱结果可知Dragon Green微球回音壁模式激光输出光谱和Rhodamine B染料溶液回音壁模式输出光谱的中心峰值间距随着罗丹明浓度的提高而增大，分别为0、28nm、34nm、40nm、42nm、44nm、48nm，实现了对于罗丹明B水溶液浓度的光谱传感探测。这是由于在一定范围内，罗丹明B染料水溶液浓度越高，其供体受体间的能量转换效率越高，从而使Dragon Green微球回音壁模式激光输出光谱蓝移、Rhodamine B染料溶液回音壁模式输出光谱红移。　　(3)对于回音壁模式微球腔细胞激光器的理论和实验的初步探索。在微球谐振腔回音壁模式激光输出实验的研究基础上，利用细胞的胞吞作用，采用人胚肾293细胞，在与Dragon Green微球培养12小时后，在激光共聚焦显微镜下观察确认人胚肾293细胞成功内吞Dragon Green微球并且具备良好的荧光性质，在473nm激光器泵浦下，初步实现525-545nm回音壁模式输出光信号，但仍需进一步确认发射信号的微球是否在细胞内。　　(4)对于法布里玻罗腔细胞激光器的理论和实验的初步探索。法布里玻罗腔是实现细胞激光输出的另一种腔型，泵浦源采用自主设计研制的重频1KHz的532nm激光器，输入镜信号光反射率为99.97％，耦合输出镜对于信号光的有效反射率为96.29％，初步实现了空心毛细管内罗丹明6G染料在585nm的激光输出、转染tdTomato的人胚肾细胞的荧光信号探测以及三位生长细胞培养前后的荧光信号探测对比。