提出了基于氧化石墨烯和空心二氧化硅薄壁微泡腔的光纤气体传感器。将氧化石墨烯涂覆于熔融加压流变成型的薄壁微泡腔内壁，使其整体的有效折射率对于气体吸附敏感。通过拉锥光纤倏逝场在薄壁微泡腔激发出回音壁谐振模，其中心波长与有效折射率（气体体积分数）对应，据此实现腔内气体体积分数的传感测量。实验结果表明，当氨气的体积分数在0~40×10^-6的范围内时，提出的光纤气体传感器的响应呈线性，其传感灵敏度为0.73×10⁶ pm，分辨率为1.9×10^-6。当氨气的体积分数为20×10^-6时，传感器的响应和恢复时间分别是294 s和329 s。空心微腔结构一方面可以作为敏感单元，另一方面可以直接作为气体通道，避免了外部气室的使用或额外气体通道的封装，极大地提高了传感系统的实用性。

理论分析了微管回音壁谐振模(WGM)不同径向模式下的光场分布对传感灵敏度的影响。通过改变入射光角度，利用棱镜耦合的方法在微管中激发出不同的径向模式，利用不同质量分数的乙醇水溶液进行传感实验，分别获得了不同径向模式的传感灵敏度。结果表明传感灵敏度受径向模式数影响较大，由28阶WGM径向模式下的2.725 nm/RIU(折射率单元)提高到38阶径向模时的24.464 nm/RIU，实验结果与理论分析基本一致。

将4阶回音壁谐振模式(WGM)应用于折射率传感器的检测中。实验中以壁厚为4.8 μm的微毛细管构建折射率传感器，验证了不同WGM的传感器灵敏度有显著差异。实验获得的最高灵敏度达到48.74 nm/RIU(折射率单位)，对应的探测极限达6.2×10-6 RIU。通过与模拟结果对比，清晰地识别出4阶WGM共振峰，并且4阶WGM在传感灵敏度方面有明显的优势。此外，分析了环境温度的扰动对不同径向阶数WGM共振波长的影响，发现与其他低阶模相比4阶WGM表现出低温度响应的优势。为实现实用的高灵敏度、抗热噪声折射率传感器提供了理论和实验基础。

研究了微管内壁涂覆介质层的折射率传感灵敏度增强效应，通过建立四层环状结构模型对薄壁微管和厚壁微管进行了模式场分布和传感灵敏度仿真计算。计算结果表明涂覆高折射率介质层有效增加了微管内部的光场能量，从而增强传感灵敏度，将薄壁微管的一阶径向模式折射率传感灵敏度提高近65倍，厚壁微管高阶径向模式的折射率传感灵敏度提高近302倍。随涂覆介质层厚度的变化，厚壁微管高阶径向模式的折射率传感灵敏度变化存在多峰特点，并对该现象从几何光学的角度进行了分析。

光学生物传感器在新药研制和生命科学等领域得到广泛关注, 重点对基于回音壁谐振模的无标记光学生物传感器做了评述。 根据谐振腔结构将传感器分为三类。 基于微球的生物传感器由于微球腔的高品质因子而成为最初研究的重点, 已实验研究了对蛋白质分子、 病毒和细菌的传感响应, 建立了基于单光子谐振能量和微扰理论的理论模型; 基于微盘的生物传感器能够利用成熟的平面光刻微加工技术, 传感构想提出更早, 但直到回流热处理技术的应用才使得微盘品质因子大幅提高, 从而实现了单分子测量; 基于微环的生物传感器具有简单的谐振模式, 有利于信号探测, 已采用聚合物, 氮化硅, 以及硅基二氧化硅等材料制作成功, 作为其在三维上的扩展, 微管式传感器由于能够将光通道和流体通道合二为一而在近年得到关注

基于空心光纤构建微管生物传感器，进行了空心光纤的回音壁谐振模（WGM）理论分析，阐述了基于折射率变化检测的微管生物传感器工作原理。采用ZF13棱镜通过倏逝场耦合成功激发了微管的回音壁谐振模。利用不同浓度的乙醇水溶液初步展示了微管生物传感器回音壁谐振模谐振波长对折射率的敏感性，在1555.0 nm谐振波长处，当入射光角度为45°时，获得2.2 nm/RIU(RIU为折射率单元)的传感灵敏度，在入射光角度为36°时，获得21.2 nm/RIU的传感灵敏度。