采用连续全反射原理实现光场限制的回音壁微腔因具有超高的品质因子已成为近年来光学谐振腔的研究热点。目前通过消逝场耦合是无源回音壁微腔中回音壁模式激发与收集的主要手段，常用的耦合器包括束腰直径小于2μm的拉锥光纤和棱镜等。拉锥光纤的耦合效率高达99％但其物理强度低，易被污染且转移困难，棱镜耦合器的物理强度高但其体积庞大且不具有模式选择性。除此之外，为了达到临界耦合状态，回音壁微腔和拉锥光纤或者棱镜耦合器之间在空间上是分离的，因此整个谐振结构的稳定性易受外界振动或者空气扰动的影响。本文针对现有回音壁微腔存在的问题，按照回音壁微腔集成化和光纤兼容化的思路进行研究，建立了在纤式回音壁微腔模型并研究其谐振特性和优化方法。在此基础上提出了三种不同结构的在纤式回音壁微腔，论文的主要内容包括：　　①理论分析了在纤式回音壁微腔中谐振腔材料、尺寸和外界折射率对回音壁模式谐振波长、有效折射率以及模场分布的影响。分析结果表明在纤式回音壁微腔的折射率大于其外界材料(包括空气或者光纤包层)的折射率且与纤芯基模可实现模式匹配时便可有效激发回音壁模式。在相同的耦合状态下，回音壁微腔的尺寸越大越易激发高阶回音壁模式，即回音壁微腔中的模场分布越复杂。　　②提出并设计制作了一种基于普通单模光纤的在纤式回音壁微腔谐振结构，其中光纤纤芯作为耦合器而利用飞秒脉冲激光加工的微结构作为谐振腔。该回音壁微腔的特点为：(1)集成度高，该结构将耦合器和回音壁微腔集成在一根光纤内部，因此其尺寸不超过125μm；(2)易转移，一体化的结构使得在纤式回音壁微腔的转移更加便捷同时无需再次调节耦合器与回音壁微腔的间距；(3)光纤兼容化，基于平面波导的片上回音壁微腔需要额外的垂直光栅实现与外界光源的耦合，而在纤式回音壁微腔固有的光纤结构使其与光源的耦合更加简单。采用后处理或者其他微加工方法进一步提高在纤式回音壁微腔表面光滑度后其品质因子可进一步提高，可作为窄带滤波器和激光器谐振腔等。　　③提出并设计制作了一种基于在纤式 Mach-Zehnder干涉仪和回音壁微腔耦合产生非对称谱线的结构。回音壁微腔与干涉仪耦合时在其谐振波长附近产生额外的相移并导致干涉谱中呈现非对称谱线，因此非对称谱线对相位异常敏感。该结构通过将Mach-Zehnder干涉仪和回音壁微腔集成在光纤中提高回音壁微腔耦合的稳定性并实现了斜率为117dB/nm的非对称谱线，可用于边沿滤波、光开关以及超高分辨率生化检测等。　　④提出并设计制作了两种基于微结构光纤的在纤式热光可调谐回音壁微腔，即化学腐蚀的柚子型微结构光纤和飞秒脉冲激光微加工制作的微结构单模光纤。柚子型微结构光纤耦合热光系数为-1.2×10-4/K的聚甲基丙烯酸甲酯球形回音壁微腔的热光调谐效率为460pm/K。由于该结构将球形回音壁微腔集成在柚子型光纤内部且与纤芯保持接触，因此该回音壁微腔的品质因子(5.9×104)在调谐过程中保持不变。飞秒脉冲激光微加工制作的微结构单模光纤可打破柚子型微结构光纤对回音壁微腔尺寸的限制同时具有与其相比拟的调谐效率。以上两种可调谐在纤式球形回音壁微腔在可调谐滤波以及激光器线宽压缩等方面具有潜在的应用价值。