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光学微腔具有品质因子高、模式体积小的特点，适合制作低阈值、高集成度的微腔激光器，在光学滤波器、传感器、光开关和调制器等领域具有重要的应用价值。当光波在微腔内沿环形回路形成谐振，并且在高折射率微腔界面上产生全反射，就可以形成高品质因子的回音壁模式(Whispering-galleryMode)。本论文主要研究回音壁模式微腔激光器的单模输出和光学相干特性，以及光学双稳态微腔激光器，并且通过光注入实现微腔激光器的波长变换。本论文的创新性成果如下： 首次提出一种带输出波导的正六边形微腔激光器，通过FDTD模拟和理论分析发现，输出波导的引入能有效地抑制正六边形微腔中的高阶横模，有利于实现单模定向输出。采用半导体平面工艺，实验上制作出带输出波导的AlGaInAs/InP正六边形微腔激光器。对于边长为16μm，波导宽度为2μm的正六边形微腔激光器，实现了室温连续电注入单模激射，阈值电流为18mA，注入电流30和60mA时，边模抑制比分别为21和33dB。提出侧向金属限制的切角圆形微腔激光器，FDTD模拟的结果表明该结构具有较好的单模性和大角度的远场输出特性。同样是利用半导体平面工艺制作半径8μm的切角圆形微腔激光器，实现了室温电注入连续激射，其边模抑制比可达到30dB，测量的远场输出特性与理论计算的结果相吻合。 利用FDTD方法模拟研究了耦合圆形微腔模式特性，发现该结构具有良好的模式选择作用，并且提出通过对称模和反对称模之间竞争实现光学双稳态。我们在实验上制作出半径10和20μm的耦合圆形微腔激光器，实现室温电注入连续激射，其边模抑制比达到23dB；在室温下测量到耦合圆形微腔中由对称模和反对称模之间竞争所产生光学双稳态输出特性，其高低态光功率比值最大可超过10倍。 全光波长变换是直接在光域内将一个波长变换到另一个波长，在全光网络和光子集成领域有着重要的应用价值。微腔激光器中的全光波长变换，可以通过外界光注入引起微腔激光器中激射模式的改变来实现。利用半导体平面工艺，我们制作出双端口侧向耦合输出AlGaInAs/InP圆形微腔激光器。对于半径为15μm，波导宽度为2μm的双端口侧向耦合输出圆形微腔激光器，实现了室温连续电注入单模激射，边模抑制比最高接近30dB。通过光注入，实现了消光比大于22dB从1570.6到1578.2nm模式波长的变换。 首次提出一种圆形微腔与两个输出波导相连的方案，实现圆形微腔激光器的双端口输出。由于双输出波导的引入增强微腔的模式选择作用，该方案还能提高器件的单模特性。利用半导体平面工艺，我们研制出双端口输出的AlGaInAs/InP圆形微腔激光器。对于半径为15μm，波导宽度为2μm的器件，在室温下实现连续电注入激射，其边模抑制比超过30dB。另外，双端口单模圆形微腔激光器可以形成类似于杨氏双缝的光学相干，解决了光学生物传感器需要引入外置光源不利于光子集成的问题，在光学生物传感器方面有着重要的应用价值。