光学回音壁模式（Whispering Gallery Mode,WGM）谐振腔由于拥有超高的品质因子、极小的模式体积、非常高的功率密度和极窄的光谱线宽,使其在一系列传感和技术应用中表现出了非常高的潜力,逐渐引起了科研工作者的关注。同时,材料科学、制造技术和光电传感方法的发展,也赋予了谐振腔新的功能、独特的传感机制和无与伦比的测量灵敏度。为了满足不同的传感应用要求,各种各样几何结构的谐振腔被研发出来。其中光纤耦合型微球谐振腔是最简单的三维回音壁模式谐振腔,具有较低的传输损耗和较高的品质因子;另一方面,光纤耦合型微管谐振腔拥有天然的流体传输通道,为纤内高灵敏度的光流体传感提供了可能。本文围绕光纤耦合型微球谐振腔和微管谐振腔的谐振特性、制备以及传感应用进行理论和实验研究。主要研究工作包括以下几方面内容:（1）WGM谐振腔耦合模型的建立及谐振特性的仿真分析。利用传输矩阵分析法对谐振腔耦合模型进行分析,得到了传输特性的表达式。使用基于有限时域差分算法的数值分析软件FDTD Solution分别仿真分析了环境介质折射率和结构参数对微球谐振腔和微管谐振腔谐振特性的影响。仿真结果表明,当环境介质折射率增大时,谐振波谷会向长波长方向移动;微球谐振腔的折射率灵敏度与其直径成反比,而微管谐振腔的折射率灵敏度与其直径成正比;减小微管的壁厚可有效提高微管谐振腔的折射率灵敏度。这些仿真结果为谐振腔的制备及其传感特性的研究提供了理论指导。（2）WGM谐振腔的制备及封装技术研究。分别采用热拉伸法、熔接机电极放电法和氢氟酸腐蚀法制备了不同结构参数的锥形耦合光纤、微球谐振腔和微管谐振腔。通过控制微球和微管的结构参数,并利用三维调整架来调节谐振腔和锥形光纤的耦合状态,使其产生最佳的谐振光谱。在此基础上,为了提高WGM谐振腔的稳定性和实用性,针对微球和微管谐振腔分别提出了特有的封装固定方案,多次测试实验证明了该封装方案的有效性,为WGM谐振腔的传感应用奠定了实验基础。（3）搭建了光纤耦合型微球和微管谐振腔传感器的实验平台并对其传感特性进行测试分析。通过分析在不同折射率乙醇溶液下回音壁模式光谱的移动情况,得到了微球谐振腔传感器的体折射率灵敏度约为20.49nm/RIU,检测极限约为4.3×10-4RIU。利用水浴加热法得到微球谐振腔传感器的温度灵敏度约为7.38pm/℃,检测极限约为1.26℃。此外,本文还首次提出将微球腔谐振腔用于声强传感,检测灵敏度约为-1.9pm/dB。通过分析当微管中通入不同折射率的乙醇溶液时光谱的变化情况,得到了微管谐振腔传感器的体折射率灵敏度约为153.7nm/RIU,检测极限约为2.8×10-3RIU。利用恒温箱加热法得到微管谐振腔传感器的温度灵敏度约为9pm/℃。最后,本文通过在微管中填入磁流体制作出了微管谐振腔磁场传感器,并得到在微管壁厚为4μm的情况下,微管谐振腔传感器的磁场灵敏度约为0.54pm/Gs。本文从理论和实验上对光纤耦合型微球和微管谐振腔的传感特性进行了系统性的研究。提出了微球和微管谐振腔传感器的封装固定方案,获得了较好的稳定性。此外还首次将微球谐振腔传感器用于声强传感,推动了回音壁模式传感器在声学领域中的应用。