回音壁模式光学微腔在的非线性光学领域有着巨大的研究与应用价值,由于其超高的品质因子和较小的模式体积带来了极为明显的腔内功率密度增强效应,使得非线性过程的效率被大大增强。本文工作将准相位匹配原理(QPM)引入到回音壁模式光学微腔的研究中,从理论与实验两方面系统地研究了基于光学晶体材料的回音壁模式光参量振荡器(WGMOPO),基于化学计量比钽酸锂材料,设计并实验制备了Q值达107的WGMOPO这一新型集成化光参量器件,获得了具有极低的阈值的光参量振荡,并研究了输出参量光的调谐特性。本论文的主要内容包括：1. 本论文发展了一整套制备、表征高Q值铌酸锂、钽酸锂回音壁微腔的方法,通过精密机械抛光制备了毫米级Q值达107的二阶非线性微腔。2. 设计了周期性条形极化图案的钽酸锂回音壁模式微腔,利用其极化周期在回音壁模式下的啁啾化,理论上预言了这种图案在OPO过程中超宽的匹配带宽,其有效周期在Λ到1.2A范围内得到延展,并从实验室得到了证实。3. 回音壁模式光参量振荡器及其相关非线性光学特性的测量。结合准相位匹配原理,我们实现了三共振(泵浦、信号、闲频)的中红外OPO,采用中心波长为1064nm的分布式反馈半导体激光器(DFB)泵浦,结果表明此类型OPO具有极低的起振阈值(<2 mW)和较高的转换效率(>50%)；并在单个WGMOPO器件中实现了从1.7μm到3 μm的超宽光谱调谐范围。