法布里-珀罗（F-P）微腔作为基础的光学谐振器，因其结构设计方法成熟、品质因子高等特性，在近现代光学领域中具有举足轻重的地位。近年来，随着微纳加工技术的不断成熟，F-P微腔进入了一个新的发展阶段，其结构展现出集成化、多样化、功能定制化的特点，其应用领域也得到进一步拓展。本文总结了近20年来F-P微腔在光场调控领域的研究进展，重点介绍了基于F-P微腔的分光结构及光谱探测应用、F-P微腔中光子与低维材料相互作用的研究，以及F-P微腔在参数精密测量、生物检测、多维光场调控等方面的潜在应用，并对未来F-P微腔的发展及新的应用前景进行了展望。

本文提出一种基于氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）微腔的光纤多频法布里-珀罗（Fabry-Perot，FP）声振动传感器。该传感器使用单模光纤端面和GO薄膜构成微米级尺度的FP干涉微腔结构，采用液相法制备GO薄膜并将其作为声振动信号的敏感材料，实现对外界声振动信号的探测。通过控制和优化FP微腔长度可以获得消光比最大的干涉光谱，并对该传感器施加不同频率的单频、双频和三频声振动信号以测试其对多频信号的响应能力。实验结果表明，该传感器具有较高的信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）；对单频振动信号传感的SNR最高可达61.8 dB，频率响应范围较宽，约为500 Hz~20 kHz；对双频和三频声振动信号传感的SNR最高分别可达56.8 dB和54.4 dB。

主要研究了基于CO2激光微加工实现法布里-珀罗(FP)光学微腔阵列的制备。首先,通过CO2激光微加工和掩模板相结合的方法,在玻璃基底上制备了阵列型的凹面结构,并对结构的特性进行了分析。测量及模拟分析结果表明,凹面结构可近似为高斯曲面,深度范围为0.042~0.64 μm,半峰全宽范围为11.30~16.60 μm;结构底部可近似为球面。随后,通过镀介质膜和微腔封装,制备了FP微腔阵列,采用平面镜-凹面镜的微腔组装形式,形成FP稳定腔。最后,测试了微腔阵列中光微流激光的产生。

制备了高品质因子的法布里-珀罗（F-P）光学微腔，采用溶于液体的有机染料罗丹明6G（R6G）作为增益介质，实现了单模光微流激光的产生，激光的半峰全宽为0.260 nm。在水的摩尔分数分别为1.09%，5.98%，11.91%，20.42%，30.75%，45.27%，51.89%的不同混合物溶剂（无水乙醇和去离子水）中实现了单模激光的产生，发现随着含水量的增加，中心波长向长波长方向移动，而当水的摩尔分数超过45.27%后，单模激光的中心波长开始向短波长方向移动。并根据单模激光波长的移动实现了混合溶液折射率的测量。测量结果及分析表明：最小可测量的折射率差值为6.31×10-4 ，测量灵敏度为411 nm/RIU（RIU为单位折射率），并对测量的结果及误差进行了分析。

为了实现低阈值光微流荧光共振能量转移(FRET)激光, 基于制备的高品质因子、高稳定法布里-珀罗(F-P)微腔, 采用间接抽运方法研究了两种F-P谐振腔中光微流FRET激光的产生。直接抽运施主染料, 使得施主染料通过FRET的方式把能量传递给受主染料, 从而实现受主染料的间接能量抽运。结果表明, 在此种抽运方式下, F-P光微流激光腔中实现了0.48μJ/mm2的低激光抽运能量密度阈值; 并可通过FRET激光产生的形式实现对低浓度物质的检测。

提出了一种新颖的基于硅基法布里珀罗微腔阵列的光读出红外热成像器件,该器件利用光学读出技术将红外图像直接转化为可见光图像,其焦平面阵列(FPA)是一个基于微机电系统(MEMS)制作的法布里珀罗微腔阵列。阐明了器件的工作原理;完成了可动微镜结构、热机械、可见光读出部分设计。理论分析表明,对Al/SiO2双材料体系而言,SiO2厚度应大于0.3 μm,其最佳厚度比为0.598,相应的最大热机械灵敏度可达10-8 m/K。采用体硅微机电系统技术,实验制作出了50×50焦平面阵列。

针对提出的一种光读出热成像系统,对其焦平面阵列的光学和热学特性进行了详细的分析,主要涉及法布里珀罗微腔两个反射面的反射率、可动微镜的温度响应、噪声等效温差以及响应时间四个方面。理论分析表明

制备了以铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电膜为阳极的有机薄膜电致发光微腔器件,研究了垂直的光学法布里-珀罗(Fabry-Perot)微共振腔对有机器件的自发发射的微腔效应。发现了光谱窄化、发光强度增加及发射的角度依赖关系等现象。具有微腔结构的器件发射谱半高宽只有14nm,而非微腔器件在100nm以上;微腔器件的峰高比非微腔的器件高一倍以上,微腔器件的发射峰随测量角的增大而“蓝移”。用TiO2作填充调节层或用不同厚度的AZO层来改变腔的光学厚度,得到了不同发光颜色。