回音壁模式(whispering gallery mode,WGM)微腔具有Q值高、能量密度高和易于集成等优点,在传感领域具有重要的应用价值。目前,WGM微腔已经被广泛应用在传感领域,比如温度传感、电磁场传感、气体传感和生物传感等。然而在这些工作中,目前大多采用低阶的具有洛伦兹(Lorentz)线型的回音壁模式进行传感。在光微流微腔传感器中,相比于传统的低阶共振模,采用细光纤锥耦合微腔产生的高阶共振模式,不仅装置简单实用,而且在液芯中场强占比高、渗透深度大,具有更大的光与物质相互作用,预期能实现更好的传感灵敏度,因而具有更好的实用价值。本论文研究了高阶回音壁模式在传感中的应用,具体工作如下:从回音壁模式的本征方程出发用数值模拟的方法分析了不同阶数模式的电场强度分布、基本参数、传感性能参数等。从微腔尺寸和材料两个角度分析了对高阶模传感性能的优化方案。采用细光纤锥(直径～1μm)耦合WGM微腔激发高阶模实现高灵敏度的温度传感。在毛细管微环腔中,为了提高灵敏度,我们采用热光系数较高的乙醇作为液芯,并且同时采用细光纤锥激发的高阶模进行温度传感研究,传感灵敏度可以达到-0.402nm/~oC。实验结果与理论估算符合很好,并且估算出该高阶模是10阶共振模。此外,该温度传感器亦可以作为温度可调谐光学滤波器,将它置于环形光纤激光腔中,可以产生激光,进而也可实现温度传感。与直接采用透射谱进行传感的方式相比,激光传感方法的探测范围相对较窄,但由于激光线宽远小于透射谱线宽,所以探测极限有显著提升。基于前面的温度传感原理,采用细锥耦合WGM微腔激发高阶模实现对980nm波段光功率的传感。我们在微腔内注入铒离子增益介质溶液,将1550nm波段信号光和980nm波段泵浦光通过波分复用器同时耦合进微腔中,由于无辐射跃迁,泵浦光激励铒离子产生热量从而导致微腔液芯温度上升。之后再用波分复用器将两束光分开,基于高阶模的温度传感原理,通过对信号光透射谱的监测实现对泵浦光功率的传感。基于前面的温度传感原理,采用细锥耦合WGM微腔激发高阶模实现液体流速传感。我们采用温控平台对微腔进行加热,使其与周围环境存在温度差。之后不断推动待测液体进入微腔中,流动的液体使微腔壁和液芯的温度产生了变化。基于高阶模的温度传感原理,通过对透射谱的监测实现对液体流速的传感:当液体流速较低时采用模式蓝移区域进行传感;当液体流速较高时采用模式红移区域进行传感。