光学微腔同时具有很小的模式体积V和很高的品质因子Q，它的Q/V值要远远高于普通的光学谐振腔。在基础物理研究方面，它非常适合在强耦合条件下研究腔量子电动力学和在弱耦合条件下研究自发辐射的增强或抑制；在器件应用领域，基于光学微腔的低阈值激光器、通道滤波器、光开关和光调制器是光电子集成中的重要器件。本论文主要研究正三角形和正方形微腔的模式特性，以及圆环和正方形微腔滤波器的滤波特性，并实验制作了正三角形和正方形微腔激光器。相关研究工作如下：　　 采用远场辐射理论方法及FDTD模拟分析计算了正三角形腔模式品质因子，发现优化的带输出波导正三角形腔中耦合效率高的对称态可具有高的品质因子，有利于实现定向输出的微腔激光器。研制了InGaAsE／InP材料的带输出波导的正三角形腔激光器，在常温电注入下观察到正三角形微腔模式峰，180K下获得激射，阈值电流为5mA。　　 采用三维FDTD方法分析了正方形平板腔模式特性，并与等效折射率近似下的解析解和二维FDTD模拟结果作比较，指出等效折射率近似所采用的平板波导模式场分布的局限性。二维FDTD模拟得出：圆角和切角变形正方形腔中，适当选择参数，可使模式品质因子提高一个量级：而侧壁粗糙、矩形和菱形变形使得类WG模的品质因子降低到和非类WG模一个量级，导致高Q值模式间距减半；InP柱支撑的InGaAsP正方形薄板腔激光器中，InP柱对对称性不同的模式具有模式选择性。提出并利用选择性湿法腐蚀制作了InP柱支撑的纵向强限制的InGaAsP正方形激光器，并在PL中观测到正方形微腔模式峰。　　 采用FDTD法分析二维圆环形腔滤波器，发现了分布模式耦合现象引起的耦合色散会引起滤波器性能的劣化，观察到谐振波长处可能出现的零下载和非谐振波长处强的能量下载。提出利用非对称耦合波导结构消除分布耦合引起的过耦合现象，可使滤波器消光比提高14.3dB，精细度提高8倍。分析了二维正方形腔滤波器，发现在单个圆角和切角变形的正方形微腔滤波器中，可调节器件参数使不同对称性模式近简并同时相互转换，实现类似于行波腔滤波器的70％的能量下载，分光比和开关比分别高达15和14dB的滤波特性。　　 开发了一套适于光子晶体能带计算、局域态分析、波导损耗计算和光子晶体光纤能带分析的数值计算软件，结合FDTD和Pade近似方法获得了很高的计算效率。讨论了Pade近似在处理含噪声信号中的应用，发现即使在噪声幅度达到信号幅度一半时，Pade近似所需的时间信号仍只有FFT的十分之一。