光纤激光器由于其稳定性好、结构紧凑、高功率及高效率等优点被广泛应用在工业加工制造、通信传输、医学诊断及科学研究等领域,在对光纤激光器的研究中,为了选频及获得窄线宽激光输出,通常引入外腔反馈元件,其中,回音壁模（Whispering Gallery Mode,WGM）微腔作为一种外腔元件,因其拥有超高的品质因子（Quality Factor,Q）和足够窄的谐振线宽,备受科研人员的青睐,但是,基于WGM微腔的光纤激光器的激射机理还不为人所知,因此,本文以WGM石英微腔为对象,分别构建单模和多模激光速率方程模型,结合波导耦合理论,深入分析激光激射的机理。其次,本文构建有源WGM微腔的激光速率方程模型,探究有源微腔的激射机理,为优化激光器性能铺平道路。具体研究工作如下:1.构建微腔波导耦合模型为了探究微腔波导耦合系统的耦合条件对透射率反射率的影响,我们构建微腔波导耦合模型,得到结论:（1）当微腔的本征损耗越小时,即Q值越大时,微腔谐振中心频率对应的反射率越大;（2）对于一个超高Q值的WGM微腔,恰耦合时,反射率无限接近于1,透射率接近0;相反,对于一个超低Q值的WGM微腔,恰耦合时,反射率无限接近于0,透射率接近1;（3）透射率具有最小值时,反射率具有最大值,此最大值随内耦合频率的变大而变大。（4）波导和WGM微腔的强耦合以微腔内顺时针和逆时针回音壁模式之间的强耦合可以获得较大的反射率。对于微腔波导耦合系统,我们也得到了耦合条件对增益阈值的影响,在恰耦合点的阈值是最小的,此时几乎所有的光能量都进入了微腔,并且这个阈值随着微腔尺寸的增大而减小。2.基于石英球腔反馈的光纤激光器的速率方程研究为了探究WGM微腔作为外腔元件时耦合条件对激光激射性能的影响,我们构建了 WGM微腔反馈光纤环形激光器,并通过速率方程模型研究了动态激射机理。对于单模激射,结果表明可以通过调节波导和WGM微腔的耦合来最大化激射效率,并且对于固定的顺时针和逆时针WGM内部耦合系数,存在两个临界耦合状态。通过简单地增加光纤环路激光器的总长度,探索了 WGM反馈的多模激光,激光激射通过速率方程可以很好地预测,并且可以从拍频中有效地评估WGM共振线宽,理论计算结果可用于优化外部反馈的光纤环形激光器的激光输出。3.有源微腔激光速率方程研究为了探究有源微腔激光器的激射特性,我们从耦合模理论出发,构建有源微腔激光器速率方程模型,获得了在恰耦合点泵浦效率最高和阈值功率最低的理论预估结果,对于斜率效率而言,其最大值点在过耦合区靠近恰耦合点的位置。这为未来优化有源微腔与波导耦合的输入特性以及提高有源腔的激射功率提供了很好的理论基础。