光学微腔具有小的模式体积V和很高的品质因子Q，其Q/V远远大于普通的光学谐振腔。光学微腔已广泛应用于微腔激光器、光学微腔滤波器等光电子集成器件，同时，光学微腔还对腔量子电动力学的研究有重要意义。目前，各种类型、多个波段的微腔激光器都有非常迅速的发展。本论文研究中红外量子级联微腔激光器和红光微腔激光器的模式特性，并进行了相关的实验研究。相关研究结论介绍如下：　　 利用2D FDTD研究量子级联圆形微腔和正方形微腔连接型和耦合型两种输出方式。直接连接直波导的正方形微腔中一阶模具有较高的Q值和输出效率；圆形微腔连接直波导后腔内模式Q值非常低。圆形微腔和正方形微腔通过侧向耦合波导输出光场较弱，但腔内模式保留了较高的Q值。　　 利用3D FDTD研究量子级联圆柱形微腔和正方形微腔的刻蚀深度对微腔模式的影响。发现量子级联圆柱形微腔的Q值随刻蚀深度的增大呈指数增加，而量子级联正方形微腔的Q值随刻蚀深度的增大呈线性增加，在达到一定刻蚀深度后趋于稳定。提出了最佳刻蚀深度的简单判断方法，即相应的多层平板波导模式场振幅降低到峰值的1％位置处作为所必须的刻蚀深度。　　 利用2D FDTD研究SiO2绝缘层和金属电极层包裹的量子级联正方形微腔的模式特性。对具有光学缓冲层作用的SiO2绝缘层进行了优化；分析了Ti、Au、Ag不同金属层对微腔光场的吸收损耗和限制增强作用；提出了用Ti/Ag/Au非合金层作p电极，以获得较高Q值的微腔模式。　　 优化了红光GaInP/AlGaInP微腔激光器的ICP刻蚀(SiCl4/Ar，BCl3/Cl2/Ar)工艺，选择BCl3/Cl2/Ar为刻蚀气体进行ICP刻蚀，获得了陡直、较光滑的刻蚀侧壁。红光正方形微腔激光器实现了低温激射，激射模式是由波导和正方形微腔所对应的F-P模式。　　 对红光微腔激光器的绝缘层和金属层进行了FDTD模拟分析，得出较厚的SiO2光学缓冲层能降低金属层的吸收损耗，但是较厚的SiO2层会引起某些模式的耦合。Ag层能增强微腔对光场的限制作用，用Ti/Ag/Au作为p金属电极能显著提高微腔的Q值。