光学微腔特性研究及其应用.ppt
新型光学微腔的设计及应用研究
新型光学微腔的设计及应用研究光学微腔是一种具有极高品质因子（Q值）的微型光学元件，其可以将光嵌入腔内引起能量积累，从而提高光与物质相互作用的效率。
近年来，随着纳米技术的发展和微纳制造技术的进步，新型的光学微腔不断涌现，其在光子学、量子光学、生物医学等领域的应用研究得到了广泛的关注。
本文将从光学微腔的基本结构、设计与制备方法以及应用研究等方面探讨其发展现状和未来前景。
一、光学微腔的基本结构光学微腔通常采用两个高反射率的反射镜将光嵌入到腔内，其形状可以是球形、圆盘形、梳齿形等不同形态。
其中，球形微腔是最为常见的一种形式，其具有通用性和可制备性的优势。
在球形微腔中，光线会被内表面的反射作用限制在微腔内部运动而不流失，从而形成驻波模式。
驻波模式中的光子密度很高，散射噪声很小，可以引起光子-物质耦合现象、色散效应等。
二、光学微腔的设计与制备方法对于微腔的设计来说，主要需要考虑的因素是腔的几何形态、介质材料选取、反射镜的反射率等。
典型的制备步骤包括微晶固态反应、溶胶-凝胶法、光子晶体制备等。
其中，微晶固态反应法是一种最古老的制备方法，其通过尿素与硫酸相互作用产生的慢性物质难以溶解的特点，可制备出Q值较高的多晶微腔。
溶胶-凝胶法是将铝、矽等金属离子与偏硅酸盐、三乙醇胺等溶胶混合，在玻璃基片上进行成膜、退火，最终形成微腔的制备方法。
光子晶体制备则是在光子晶体的制备过程中，采用完美的平坦的腔和反射镜，从而得到Q值高达10万以上的光子晶体微腔。
三、光学微腔的应用研究在光子学领域，微腔的大量制备和测量技术的进步，使得人们可以更深入地研究微腔场中光子的行为，例如驻波、模式耦合、非线性效应等。
除此之外，微腔还可以被用于单个光子的储存、量子加密、量子计算等研究。
在生物医学领域，微腔可以被用于生物传感器、分子检测、细胞成像等方面。
通过将特定的靶分子引入腔内，微腔可产生独特的光谱响应，进而确定微环境中的成分和浓度。
四、展望与结论随着技术不断进步，光学微腔的发展前景越来越广阔。
光学微腔的作用
光学微腔的作用
光学微腔是一种能够将光能量限制在极小空间范围内的微型光学器件。
其具有高品质因子、高灵敏度和小尺寸等优点，在内部和外部场景中都有着广泛的应用。
以下是光学微腔的主要作用：
1. 光学微腔对于微型激光器件来说有着重要作用，它们能够让激光波长精度更高、能量更稳定，其次，微腔的高品质因子，可以使得激光器能够更好的进行调制，这些特性使得激光器能够更好地应用于精密测量、信息通信、生命科学和光电探测等领域。
2. 光学微腔的高灵敏度性质使其成为传感器的理想选择，尤其是在微型传感器的应用中，可以检测到微电子学、微纳米制造和量子领域中的各种物理量和化学物质，比如温度、压力、质量和折射率等，这应用于医学诊断、生物分析、环境监测等领域。
3. 光学微腔还能够用于制备高效改进的光学器件，这些器件包括光学谐振器、非线性光学器件、光开关、拓扑绝缘体和量子计算器件等。
利用光学微腔可制备具有高品质因子的微型光学谐振器，有助于提高光学器件的灵敏度和耐久性，同时也能够实现更高效的光学信号转换。
4. 光学微腔在量子信息领域中也有着广泛的应用。
光学微腔可以被应用为量子存储器和量子比特等，能够将光子束限制在空间和时间上的极小尺寸，可以使得量子信息处理能够更有效的实现。
综上所述，光学微腔凭借其高品质因子、高灵敏度和小尺寸等优点，在激光器件、传感器、光学器件和量子信息处理等领域都有非常广泛的应用。
光学微腔特性研究及其应用_图文_图文
光学微腔是一种能够把光场限制在微米量级区域中的光学谐振腔。它利用在介电 常数不连续的材料界面的反射、散射或衍射，将光能量限制在很小的区域内来回 振荡，从而增加光子寿命，减少光场模式数目。当增益介质(偶极子)置于微腔中， 它的自发辐射性质受到局域真空场的显著调制，因此产生低阈值的激光。
(r, )
0
上式中的变量 r, 是不相关的，因而上式可以分离变量成为以下两个方程：
r2
d2 dr 2
R(r)
r
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0
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M
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0
k neff / c
(r, ) AM ,N JM ,N (rneff / c) eiM
光学微腔分类
依据工作介质不同
1.有源微腔：“有源”是指腔内的工作介质具有增益，这类微腔在外部光激
励或者电激励的时通过谐振腔的模式选择产生激光出射
2.无源微腔：“无源”指腔内工作介质无增益，这种微腔主要通过微腔的本 征光学模式选择对入射光进行调制，主要应用于信号处理中的滤波器、光开 关、或者传感器等。
解回音壁模式。如图所示，光线从A点沿微腔边缘传播，入射角为 。由于旋转
对称性，光线在腔内能够以同一入射角持续全反射。在有限次反射之后，光线会 回到原点A。当满足相位匹配条件，在谐振腔内会形成等间距的共振模，这种模 式就称为回音壁模式。
回音壁式微腔（WG型微腔）
理论分析
无论是三维的微盘还是二维的微环，它们的回音壁模式分析都可以通过有效折 射率法和不同的边界条件设定简化为二维的微盘的本征模式分析。二维的微盘 的回音壁模式在柱坐标下可以严格地分解成横电模（TE）和横磁模（TM）两 者都可以通过Maxwell方程得到对应的Helmholtz方程：
光学微腔的原理及制作研究
科研实践文献综述学院物理与信息工程学院专业应用物理学学号*********姓名指导教师题目光学微腔的原理及制作研究光学微腔的原理及制作研究一、光学微腔发展背景光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔，它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域。
基于回音壁模式( Whispering Gallery Mode，简称WGM[1])的光学微腔成为了近年来研究的热点。
首先它作为一种尺寸可与光波长相比拟的光学谐振腔，使得凝聚态中的一些量子电动力学现象得以研究[2]；其次作为一种低阈值激光微腔，在集成光学、信息光学等诸多应用领域有很好的应用前景。
目前光学介质微腔的形状也多种多样，主要有微球腔[3]、微盘腔[4]、微环腔[5]、微芯环腔[6]几种。
本文主要总结了近年来国内外光学微腔的一些研究现状及成果，并分析了未来的发展趋势。
目前信息与通信技术正以前所未有的速度发展,根据摩尔定律的预测,大约每18个月处理器的速度和内存的大小就会翻倍,而且这个速度还将持续十年。
如果光学能够在信息与通信领域发挥重大的作用,无疑它将以飞快的速度发展。
全光信号处理技术,由于不需要进行光-电-光转换,逐渐成为全光网络系统中前景广阔的领域之一。
对于全光网络设想的实现更需要一些体积更小,结构简单,性能较稳定的光学器件。
光学谐振腔是一个重要的光学器件,它在光通讯器件、光纤传感等领域里得到了广泛的应用,同时也是激光器的重要组成部分。
所以具有高集成度的微纳米光学谐振腔器件必将成为一个研究的热点。
二、光学微腔的常用制备方法硅基二氧化硅回音壁模式光学微腔具有高品质因子和小模式体积，使得腔内有较高的光场能量密度。
微腔位于硅基之上，与成熟的硅加工工艺相兼容，制作工艺简单，且能够与光纤锥进行高效的耦合，具有可在硅片上单片集成的特点。
基于以上特点，回音壁模式微腔可以广泛应用于光纤通信无源器件、非线性光学、低阈值激光器以及腔量子电动力学方面的研究。
光学微腔特性研究及其应用
对称性，光线在腔内能够以同一入射角持续全反射。在有限次反射之后，光线会 回到原点A。当满足相位匹配条件，在谐振腔内会形成等间距的共振模，这种模 式就称为回音壁模式。
yy
7
回音壁式微腔（WG型微腔）
➢ 理论分析
无论是三维的微盘还是二维的微环，它们的回音壁模式分析都可以通过有效折 射率法和不同的边界条件设定简化为二维的微盘的本征模式分析。二维的微盘 的回音壁模式在柱坐标下可以严格地分解成横电模（TE）和横磁模（TM）两 者都可以通过Maxwell方程得到对应的Helmholtz方程：
对于半导体材料来说，由于各层材料之间的折射率相差较小，单层DBR的反射率 较低，一般需要精密生长二十对左右的DDB才能达到99%以上的镜面有效反射率。 而且，由于FP型微腔激光器的出光方向垂直于表面，非常适合于制作高密度的二 维激光器阵列。其中，具有代表性的FP型微腔激光器是垂直腔面反射激光器 (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)。
yy
8
回音壁式微腔（WG型微腔）
r2
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其中 k neff / c ，可得
(r, ) AM ,N JM ,N (rneff / c) eiM
上式中 AM ,N 是归一化因子。再利用回音壁模式的物理特征简化上述方程，假设 微盘的外面的场处处为零，即 (R, ) 0 可得，
(2
n
光学微球腔及其应用
光学微球腔及其应用前言前言：：光学微球腔因其极高的品质因数和极小的模式体积,在非线性光学、腔体量子电动力学以及窄带光学滤波、高灵敏度运动传感器、极低阈值激光器等许多研究与应用领域具有广泛的应用前景.文章对光学微球腔的谐振原理、特点、耦合、制备和应用进行了综述.一、一、球形光学微腔发展背景球形光学微腔发展背景光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔，它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域。
基于回音壁模式(Whispering Gallery Mode，简称WGM [1])的光学微腔成为了近年来研究的热点。
首先它作为一种尺寸可与光波长相比拟的光学谐振腔，使得凝聚态中的一些量子电动力学现象得以研究[2]；其次作为一种低阈值激光微腔，在集成光学、信息光学等诸多应用领域有很好的应用前景。
目前光学介质微腔的形状也多种多样，主要有微球腔[3]、微盘腔[4]、微环腔[5]、微芯环腔[6]几种。
本文主要总结了近年来国内外光学微腔的一些研究现状及成果，并分析了未来的发展趋势。
目前信息与通信技术正以前所未有的速度发展,根据摩尔定律的预测,大约每18个月处理器的速度和内存的大小就会翻倍,而且这个速度还将持续十年。
如果光学能够在信息与通信领域发挥重大的作用,无疑它将以飞快的速度发展。
全光信号处理技术,由于不需要进行光-电-光转换,逐渐成为全光网络系统中前景广阔的领域之一。
对于全光网络设想的实现更需要一些体积更小,结构简单,性能较稳定的光学器件。
光学谐振腔是一个重要的光学器件,它在光通讯器件、光纤传感等领域里得到了广泛的应用,同时也是激光器的重要组成部分。
所以具有高集成度的微纳米光学谐振腔器件必将成为一个研究的热点。
二、二、微腔的种类及微腔的种类及微腔的种类及发展成果发展成果从应用的角度来看，微腔大致分为三种。
第一种是传统的F-P腔，它是由两个高反射率的腔镜组成的谐振腔[4]。
光学微腔的原理及制作研究
科研实践文献综述学院物理与信息工程学院专业应用物理学学号*********姓名指导教师题目光学微腔的原理及制作研究光学微腔的原理及制作研究一、光学微腔发展背景光学微腔是一种尺寸在微米量级或者亚微米量级的光学谐振腔，它利用在折射率不连续的界面上的反射、全反射、散射或者衍射等效应，将光限制在一个很小的区域。
基于回音壁模式( Whispering Gallery Mode，简称WGM[1])的光学微腔成为了近年来研究的热点。
首先它作为一种尺寸可与光波长相比拟的光学谐振腔，使得凝聚态中的一些量子电动力学现象得以研究[2]；其次作为一种低阈值激光微腔，在集成光学、信息光学等诸多应用领域有很好的应用前景。
目前光学介质微腔的形状也多种多样，主要有微球腔[3]、微盘腔[4]、微环腔[5]、微芯环腔[6]几种。
本文主要总结了近年来国内外光学微腔的一些研究现状及成果，并分析了未来的发展趋势。
目前信息与通信技术正以前所未有的速度发展,根据摩尔定律的预测,大约每18个月处理器的速度和内存的大小就会翻倍,而且这个速度还将持续十年。
如果光学能够在信息与通信领域发挥重大的作用,无疑它将以飞快的速度发展。
全光信号处理技术,由于不需要进行光-电-光转换,逐渐成为全光网络系统中前景广阔的领域之一。
对于全光网络设想的实现更需要一些体积更小,结构简单,性能较稳定的光学器件。
光学谐振腔是一个重要的光学器件,它在光通讯器件、光纤传感等领域里得到了广泛的应用,同时也是激光器的重要组成部分。
所以具有高集成度的微纳米光学谐振腔器件必将成为一个研究的热点。
二、光学微腔的常用制备方法硅基二氧化硅回音壁模式光学微腔具有高品质因子和小模式体积，使得腔内有较高的光场能量密度。
微腔位于硅基之上，与成熟的硅加工工艺相兼容，制作工艺简单，且能够与光纤锥进行高效的耦合，具有可在硅片上单片集成的特点。
基于以上特点，回音壁模式微腔可以广泛应用于光纤通信无源器件、非线性光学、低阈值激光器以及腔量子电动力学方面的研究。
光学微腔研究进展
光学微腔研究进展前言基于回音壁模式(Whispering Gallery Mode，简称WGM[1])的光学微腔成为了近年来研究的热点。
首先它作为一种尺寸可与光波长相比拟的光学谐振腔，使得凝聚态中的一些量子电动力学现象得以研究[2]；其次作为一种低阈值激光微腔，在集成光学、信息光学等诸多应用领域有很好的应用前景。
目前光学介质微腔的形状也多种多样，主要有微球腔、微盘腔、微环腔、微芯环腔几种。
本文主要总结了近年来国内外光学微腔的一些研究现状及成果，并分析了未来的发展趋势。
一、光学微腔发展背景光通信，顾名思义，即用光作为信息的载体来传递信号。
自从1960年美国科学家梅曼（Maiman)发明了第一台红宝石激光器。
2009年的诺贝尔物理学获得者高琅(Charles K.Kao)和他的同事霍克曼(GA.Hckman)于1966年提出玻璃纤维可传输光信号，并指出通信光纤的要求是每公里衰减小于20分贝(dB)之后。
通信领域进入了一个崭新的时代--光纤通信技术时代。
在光纤通信层出不穷的新技术的推动下，整个通信技术得到了快速的发展。
自DWDM系统首次商用以来，光纤通信的发展速度日益加快。
首先其容量成倍增加。
短短几十年的时间，光纤通信技术得到了迅速的普及和发展，极大地促进了人类社会信息化建设的步伐。
但是随着光纤传输容高，器件尺寸的不断下降，工业上已经很难按照摩尔定律的速度发展了。
传统电信号处理设备面临"电子瓶颈"的限制，这导致了全光网的产生和全光信号处理研究的热潮。
所谓全光通信网络是指信息从源节点到目的节点的传输与交换完全在光域进行，即全部采用光波技术完成信息的传输和交换的宽带网络，可以避免"电子瓶颈"是通信网向宽带、大容量发展的首选方案。
全光通信网络一问世即引起了人们极大的兴趣，很多国家都以关键技术、设备与部件以及材料的研制开发为突破口，通过现场实验来推动其实用化和商用化进程。
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微腔应用
近年来，随着微纳加工技术和半导体工艺的逐渐成熟，光学微腔得到了快速发展。 基于品质因子高、谱宽窄、有效模体积小、振荡阈值低等一系列突出优势，光学 微腔在低阈值激光器、腔量子电动力学（QED）、生物探测、高性能滤波器等领 域得到了广泛应用。
基片准备
光刻
刻蚀
回音壁式微腔制作流程图
基片准备
第一步包括在基片表面不同成分或者厚度的功能膜层的生成，来得到所需要 的垂直方向结构。膜层的生成可根据选用材料的不同使用不同的膜层生成方式， 例如分子束外延(MBE)，化学或物理气相沉积，以及膜层粘接等等。具体如何选 择生成方式与所要得到的微谐振腔结构、材料以及要求的制造精度密切相关。例 如，半导体材料通常要使用几步连续的生长来得到垂直结构，而高分子聚合物层 只需要简单地涂敷在基片上即满足要求。
光刻
光刻过程可将谐振腔的结构形状通过多步的光刻转移至基片表面 首先将对光敏感的光刻胶通过形状甩胶或者是提拉涂胶的方法，涂敷在基片
的表面 其后，将掩模板放置在基片上，光只能从掩模板的空隙处透过，而图形处的
光被挡住，将图形转移到表面的光刻胶上；依照所要求的谐振腔的形状、尺 寸和制造精度的要求，可以选用不同类型的曝光手段，其中包括：可见光曝 光、极紫外线曝光，X射线曝光以及电子束曝光，在曝光过程中,受到光的作 用的光刻胶会产生交连或者裂解。因此在曝光以后将基片浸没在显影液中， 可以去除发生反应的部分光刻胶，称之为显影。 经过如上的曝光、显影过程以后，掩模上的图形已经转移成为光刻胶图形。 在图形的特定区域内，基片表面有光刻胶覆盖，而其他区域则相反。无光刻 胶保护的区域用一定的刻蚀手段进行刻蚀，去除表面要求厚度的材料，形成 与掩模板相类似的图形，即为刻蚀所得谐振腔图形。
QU U
P dU / dt
其中U为腔内储存的总能量， P dU / dt 为单位时间内损耗的能量，即耗散功
率，为光场的圆频率， 2 ，其中 为光场频率。Q可以和腔内光学模式
的光子寿命以及谐振宽度联系起来，具体关系为 Q 2C ，Q / ，其中C 和 分别为光子寿命和频率谐振宽度。
光学微腔分类
3.回音壁式微腔（WG式微腔）
光波在腔内沿环形回路形成谐振，并通过腔内高折射率介质与外部低折射率介质 所构成的全反射界面来形成对光的强限制。按腔的形状，WG型腔可分为环形腔 和多边形腔，其中环形腔包括微球、微盘、微环、微柱等；多边形腔则包括三角 形、四边形、甚至六边形腔。通过圆形微腔，我们可以用全反射理论很容易地理
0
上式中的变量 r, 是不相关的，因而上式可以分离变量成为以下两个方程：
回音壁式微腔（WG型微腔）
r2
d2 dr 2
R(r)
r
d dr
R(r)
(k2r2
N2 ) R(r)
0
d2 d 2
(
)
M
2( )
0
其中 k neff / c ，可得
(r, ) AM ,N JM ,N (rneff / c) eiM
解回音壁模式。如图所示，光线从A点沿微腔边缘传播，入射角为 。由于旋转
对称性，光线在腔内能够以同一入射角持续全反射。在有限次反射之后，光线会 回到原点A。当满足相位匹配条件，在谐振腔内会形成等间距的共振模，这种模 式就称为回音壁模式。
回音壁式微腔（WG型微腔）
➢ 理论分析
无论是三维的微盘还是二维的微环，它们的回音壁模式分析都可以通过有效折 射率法和不同的边界条件设定简化为二维的微盘的本征模式分析。二维的微盘 的回音壁模式在柱坐标下可以严格地分解成横电模（TE）和横磁模（TM）两 者都可以通过Maxwell方程得到对应的Helmholtz方程：
上式中 AM ,N 是归一化因子。再利用回音壁模式的物理特征简化上述方程，假设 微盘的外面的场处处为零，即 (R, ) 0 可得，
M ,N
X M ,N c neff R
回音壁式微腔（WG型微腔）
其中 X M ,N 是 M 阶贝塞尔函数的 N 阶零点值，R 是微盘的半径，M 对应模式的
刻蚀
➢ 化学溶液腐蚀方法是一种常用的刻蚀方法，它可以选择性地融解浸没在酸性 溶液中的基片暴露在外的二氧化硅部分。但是，如果要求制作的微谐振腔具 有垂直或大倾斜角的侧壁，那么就要求必须使用干法刻蚀
➢ 干法刻蚀发展到现在，也已经有很多种类，其中最为广泛应用的等离子体刻 蚀，其工作原理为通过射频放电导致的等离子体产生的离子与被刻蚀基片物 质反应，生成可挥发的气相产物，被真空系统抽出。干法刻蚀还包括溅射刻 蚀、离子铣（离子束刻蚀）、反应刻蚀以及反应离子束刻蚀。
光学微腔分类
➢ 依据工作介质不同
1.有源微腔：“有源”是指腔内的工作介质具有增益，这类微腔在外部光激
励或者电激励的时通过谐振腔的模式选择产生激光出射
2.无源微腔：“无源”指腔内工作介质无增益，这种微腔主要通过微腔的本 征光学模式选择对入射光进行调制，主要应用于信号处理中的滤波器、光开 关、或者传感器等。
(2
n
2 eff
2
/ c2 )
0
c 式中 2 c / ， 是谐振模式在真空中的波长 ， 是真空中的光传播速度
neff 是回音壁模式的有效折射率。在二维的情况下，我们不考虑垂直方向的
电磁波，在柱坐标下Helmholtz方程可以写为：
(
2 r
,
n2 eff
2
/ c2 ) (r, )
光学微腔分类
➢ 依据腔体对光场的不同限制机理
1.法布里波罗型微腔（FP型微腔）
其有源区多为量子阱材料，有源区上下两边分别由具有极高反射率的反射镜组成， 光在两个反射镜中反射形成谐振。FP型微腔的反射镜多为分布布拉格反射 (Distributed Bragger Reflector, DBR)。对于FP微腔,由于其腔长短,单程增益 小，因此只有FP腔镜面具有很高的反射率时才能形成高品质因子腔。 对于半导体材料来说，由于各层材料之间的折射率相差较小，单层DBR的反射率 较低，一般需要精密生长二十对左右的DDB才能达到99%以上的镜面有效反射率。 而且，由于FP型微腔激光器的出光方向垂直于表面，非常适合于制作高密度的二 维激光器阵列。其中，具有代表性的FP型微腔激光器是垂直腔面反射激光器 (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL)。
光学微腔分类
2.光子晶体微腔（PC型微腔）
光子晶体是一种具有周期性介电常数的材料，由于光子带隙的存在只有特定波长 的光才能通过。当周期结构中引入缺陷形成一个微腔，光子带隙中出现相应的缺 陷态能级,频率在缺陷能级的光在光子晶体中沿着缺陷传播或局域化振荡，因此 可以像F-P微腔一样控制光场的分布。由于这种腔是在期性结构中人工引入的缺 陷，它的模式体积非常小，并且通过微纳加工技术准确的控制缺陷腔的形状和谐 征波长，因此在激光器、滤波器、传感器和量子信息领域得到广泛应用。
低阈值激光器
产生激光振荡，必须满足谐振腔内反转粒子数大于阈值反转粒子数。腔内最初的 光场是自发辐射场，当达到阈值条件时，才开始发生受激辐射。而光学微腔相对 于传统谐振腔，由于光子与腔内原子发生量子相互作用，使得原子的自发辐射概 率大大增强，明显降低了微腔的振荡阈值。2013 年，Takahashi 等通过光子晶体 线缺陷腔成功制备低阈值拉曼硅基激光器。其输出功率与抽运功率关系曲线如图 所示。从图可以看出，当抽运功率达到几微瓦，就产生了拉曼激光输出。
角向分布，N 对应模式的径向分布。对于高阶贝塞尔函数而言相应的 X M ,N L
（ L为正整数）因此上式简化为：
M
2 Rneff
L
回音壁式微腔（WG型微腔）
➢ 自由光谱范围
相邻纵模的波长或者频率间隔定义为自由光谱范围(Free Spectrum Range，FSR)， 它是实验中判别微腔光学模式是否符合回音壁模式的一个重要依据。根据下式可 得第M阶和M+1阶模式间隔为：
谢谢！
M
M 1
2 2 neff
R
如果用 Reff 表示模式的有效半径，则有： 2 2 nReff
回音壁式微腔（WG型微腔）
➢ 品质因子
品质因子(Quality factor，一般用Q表示)是光学模式的一个最基本的物理量，用于 表征谐振腔中能量衰减的快慢或其存储能量的能力。Q的定义很多，不同定义之 间可能相差一个常数，最普遍的定义方式：
回音壁式微腔制作方法
近年来不断发展的微细加工技术以及纳米技术，使得以各种天然和人工合成 材料为基础制造各种特异形状的光微谐振腔成为可能。集成化的微环以及微盘谐 振腔与光学晶体缺位微腔通常是使用已经比较丰富的集成电路微细加工工艺如镀 膜、光刻以及刻蚀技术在基片上制作而成。在制造过程中，基片经过的制作流程 基本上有三个：
滤波器
1997年，Little等人提出了基于波导和微环腔的耦合系统，用以实现通信信道中 的滤波。在这个方案中使用一个波导与微环耦合作为输入端，同时微环再与另一 个波导耦合作为输出。如图所示光路中，输入通道中的信号光仅有频率与腔的谐 振频率一致的光可以耦合进微腔中，从而达到滤波的效果。
生物探测
由于高Q值，外界环境的扰动会导致回音壁模式微腔谱线的位置变化显著，很容 易被观测到，从而实现某些特殊的参数的检测，被认为在传感方面有重大前景。
光学微腔
光学微腔概述
光学微腔是一种能够把光场限制在微米量级区域中的光学谐振腔。它利用在介电 常数不连续的材料界面的反射、散射或衍射，将光能量限制在很小的区域内来回 振荡，从而增加光子寿命，减少光场模式数目。当增益介质(偶极子)置于微腔中， 它的自发辐射性质受到局域真空场的显著调制，因此产生低阈值的激光。