回音壁模式（Whispering Gallery Mode,WGM）光学微腔自提出以来,在过去的二十年间已获得了快速的发展,在这个过程中,伴随着各种制备微腔材料的不断探索,和日益更新的加工技术,WGM微腔已经被广泛的应用至各个领域中,如滤波器、延时器件、高灵敏度传感器和窄线宽激光器等。回音壁模式微腔利用光在微腔中的全反射传播机制,其可以在极小的空间内实现对光的束缚,从而极大的提高了谐振腔腔内的光子能量密度。相较于传统的法布里-珀罗（Fabry-Perot,F-P）腔,回音壁模式微腔的品质因子（Q-facter,后简称Q）能够达到1010,并且具有更小的模式体积,能够通过增强腔内的光子能量密度的方式来极大的增强微腔内的非线性光学效应。超高Q值得WGM微腔可以为非线性光学的研究提供有力工具。本文的研究聚焦于回音壁模式微棒腔。首先,论文研究了二氧化硅微棒腔制备工艺的优化,成功提升了微棒腔加工平台的稳定性、加工精度、以及自动化水平,并实现了超高Q值微棒腔的制备。其次,研究了微腔中的受激布里渊散射过程,通过利用PDH（Pound-Drever-Hall）稳频技术,实现了窄线宽布里渊激光的稳定激发。最后,使用布里渊激光作为窄线宽激光光源,完成了基于布里渊激光的相干通信和线宽测量。本论文的主要研究内容和创新工作如下:1.研究了微棒腔加工过程的自动化控制技术和微腔的光学封装。针对现有加工平台加工精度易受环境因素（温度波动、机械振动、湿度变化等）影响的难点问题,论文优化设计了加工系统的激光光路,并结合自动化程控技术,成功提升了加工系统的稳定性,提升了微腔关键参数的一致性,最终实现了微腔制备过程的精密可控。通过优化加工工艺参数,完成了超高品质因子（＞10~9）的微腔制备。通过光学封装耦合,并对光学微腔温度进行PID（Proportion-Intergral Differential）控制,稳定了微腔的耦合状态。2.开展了基于WGM微腔布里渊的超窄线宽激光的产生实验。通过使用超高Q值的微棒腔作为实验平台,在微腔中产生了受激布里渊散射,通过利用PDH稳频技术,实现了布里渊激光稳定激发。通过测试其相位噪声功率谱再转换为频率噪声功率谱,观察到受激布里渊散射对泵浦光的线宽压缩效果,实现了本征线宽0.6Hz的布里渊激光产生。3.开展了布里渊激光的应用研究实验。首先,研究了布里渊散射中的注入锁定现象。通过将种子激光注入微腔,实现了布里渊激光和种子激光间的相位锁定。利用这一锁定技术,开展了基于微腔布里渊的载波提取实验,并利用提取的载波作为本振激光,实现了相干通信实验。与传统相干通信方案相比,该方案不需要额外的频偏估计和相位估计,可极大降低相干接收端数字信号处理算法的复杂度和功耗。其次,基于微腔布里渊激光,利用其线宽压缩特性,使用基于高Q值微腔的光谱分析技术,通过将布里渊激光作为本振光和被测激光进行拍频实现对泵浦激光光谱特性测量分析。由于布里渊激光线宽很窄,使此方案具有高光谱分辨率效果,克服了传统测试方案中对于鉴频需要光纤延迟线的缺点。