由于光学圆形微腔具有极高的品质因素Q和极小模体积的特性，使其近期在腔体量子电动力学、超低阈值的微腔激光器、高灵敏度传感器等领域中成为一个研究热点。采用圆柱形微腔，可以避免产生复杂的模式结构，消除微球腔的方位模式，简化微腔回音壁模式（WGM）的模式归属辨认，从而改善微腔技术的可操作性，在实际应用中具有非常重要的作用。　　 本论文以圆柱形微腔与锥形光纤耦合作为研究对象，采用消逝场耦合的方式，对圆柱形微腔中WGM的理论和实验进行了研究。具体研究工作主要为以下几个方面：　　 首先，利用WGM的场方程和特征方程推导WGM的线宽，得出了圆柱腔本征品质因素QWG的近似公式。另一方面，通过量子力学模拟，得出了圆柱形微腔中WGM的类薛定谔方程，用量子力学的方法较为直观地描绘了圆柱形微腔WGM中的光子行为，对圆柱腔WGM的实验及应用具有指导意义。　　 第二，利用量子微扰理论推导出圆柱腔中WGM随介质折射率变化的共振频移公式，为实际应用奠定了理论基础。理论结果表明，在探测腔外及腔体介质折射率改变方面，圆柱腔与球腔具有相同数量级的WGM频移效果。　　 第三，在实验上，建立了圆柱形微腔的耦合和测量系统，获得了不同直径圆柱腔的WGM结构光谱。并利用解析近似公式，对实验所得的WGM光谱做了精确的模式标定。引入了WGM的“模场半径”概念，很好地解释了圆柱形微腔中WGM的光场能量分布情况，与WGM的量子力学理论的“最可几半径”吻合甚好。　　 第四，在WGM的模式标定过程中，得到了实验光谱范围内石英光纤的色散曲线，消除了标定过程中色散造成的偏差。实验色散曲线与文献中色散公式计算的结果很吻合，折射率精度达10—5。因此，该耦合系统可以进一步发展成为一种高灵敏度的色散传感器或折射率传感器。　　 最后，通过圆柱腔WGM的实验光谱，得到圆柱腔的品质因素达到～106，WGM的总损耗达到～10—7量级，并分析了引起损耗的各种因素。结果表明，在空气中进行耦合时，圆柱腔中WGM的损耗主要由耦合损耗引起，腔体介质的材料吸收对此损耗只起到了很小的作用。