具有超高品质因子（Q值）的回音壁模式光学微腔在超高灵敏度传感、超低阈值激光器和非线性光学等领域具有广泛的应用。脉冲光纤激光器在激光加工、国防和医疗等领域保持着较高的研究热度且不断有新的应用领域出现。脉冲激光器一直朝着高能量、高重复频率和超窄脉宽的方向发展,因此不断有新的调Q和锁模元件报道。本文围绕二氧化硅微球腔,介绍了其作为新型调Q和锁模元件在掺铒光纤激光器中的应用,主要内容如下:1.基于经典的电磁波理论,利用麦克斯韦方程组对微球腔中的本征模式与电场分布进行了计算与分析,对微球腔的主要参数进行了介绍,对微球腔中的热效应进行了建模与仿真计算,并利用时域色散拉伸技术搭建了微球腔热动态变化实时监测系统,该系统的时间分辨率可达到50 ns,且测试结果与仿真计算结果相吻合。同时对不同泵浦功率与不同扫频速度下的微球腔热动态变化进行了对比分析。2.研究了基于二氧化硅微球腔的热效应实现被动调Q的光纤激光器,实验实现了稳定的调Q脉冲输出,输出脉冲重复频率为29.09 k Hz,脉宽约为3.26μs,单脉冲能量约为78.08 n J。同时,利用实验数据对比分析了该激光器输出参数随泵浦功率的演化特性。3.研究了基于二氧化硅微球腔的梳状滤波特性与四波混频效应实现被动锁模的光纤激光器,从理论上分析了微球腔作为锁模元件的可行性。搭建了基于二氧化硅微球腔的锁模光纤激光器实验装置,系统输出在光谱上为梳状谱,符合锁模脉冲的基本特征,并对自相关仪上未获得锁模脉冲的可能原因给出了相应的理论分析。