回音壁模式光学微腔通过光在腔壁内表面发生持续全内反射把光长时间约束在一个微小的空间体积内，由此可在腔内产生极强的电场，有效地增强光与物质之间的相互作用。近几十年来，回音壁模式光学微腔逐渐成为研究热点，已在光信息处理、光学传感、非线性光学、腔量子电动力学和腔光机械力学等领域都得到了广泛应用。但是目前大部分的应用都是依赖于独立的高Q值回音壁模式光学微腔与外界的三棱镜、光纤锥和波导等进行近场耦合，需要使用精密的三维位移平台精确控制微腔与耦合器件的间隔，此类耦合系统受环境影响非常大很不稳定。因此科研人员开始致力于制备出微腔与波导等其他功能性元件集成的微腔光子芯片，使整个微腔耦合系统更加稳固更加微型化。　　早期的回音壁模式光学微腔是通过高温熔融的方法制备的微球腔，此工艺非常简单且能容易制得超高品质因子的微腔。但是高温熔融不能精确控制微腔尺寸且制得的微球腔不易集成。随着半导体行业的发展，光刻工艺也应用到制备回音壁模式光学微腔上，在同一芯片上可同时制备出大规模的高品质因子和小模式体积的微盘腔、微环芯腔和微环腔，且能实现微盘腔、微环腔与波导等功能性元器件集成。但是光刻工艺只能在一些半导体材料上制备出平面结构。　　飞秒激光微加工技术不仅加工精度高而且能够对任何透明材料进行任意三维加工，在微纳光子学、微机电系统和微流控芯片等领域都得到重要应用。我们课题组已经实现利用飞秒激光微加工技术在石英衬底上制备出微腔与微流通道集成的生物传感器。相对于传统的微腔制备工艺，飞秒激光直写技术可以制备任意的三维分布的光学微腔，可以灵活地对任何透明材料进行加工。　　本论文的主要工作是利用飞秒激光直写技术制备出微腔与光纤锥、波导集成的微腔光子芯片，具体分为以下三个方面:　　1.利用飞秒激光三维微加工技术制备出高品质熔石英微环芯腔，并通过使用二氧化碳激光焊接技术将光纤锥稳固集成在与微腔的最佳耦合位置上，集成后的微腔Q值高达2.12×106。　　2.利用飞秒激光快速直写与聚焦离子束精细研磨技术在铌酸锂单晶薄膜上制备出铌酸锂微盘腔与波导的集成器件，集成后的铌酸锂微盘腔Q值高达1.67×105。　　3.利用飞秒激光快速直写结合聚焦离子束精刻技术在双层铌酸锂单晶薄膜上制备出垂直耦合的铌酸锂双盘腔，光学品质因子达1.35×105。