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回音壁模式微腔的几何结构具有高度旋转对称性。在透明衬底上制备出的回音壁模式光学微腔腔体具有非常光滑的表面，且腔体与外界空气之间存在着明显的折射率差异，因此回音壁模式光学微腔可以有效地通过界面全内反射约束光场，获得光场的显著增强。这一特点使得回音壁微腔成为研究非线性光学的理想载体。在构建回音壁模式光学微腔的各种介质材料中，作为一种传统的非线性光学晶体，铌酸锂晶体兼具较宽的透明窗口(0.4～5.5μm)、较大的非线性系数(d33=-41.7±7.8pm/V)和电光系数、极低的吸收损耗(～0.17％cm-1@1.32μm)、双折射效应等多种特质，并且与离子掺杂、铁电畴极化等工艺兼容，因此是实现非线性光学微腔中备受关注的衬底材料。 近年来，利用智能剥离技术制备的铌酸锂薄膜逐渐被用于构建铌酸锂微盘腔。相比传统机械抛光工艺制备的毫米级微腔，铌酸锂薄膜微腔在保留了铌酸锂单晶的优良特质的同时，极大地减小了微腔的模式体积，且与多种平面光刻工艺兼容，有望与其他光子学元件(波导、定向耦合器、分束器、微电极等)耦合组成功能更加复杂的光子学回路集成芯片，并已经实现低阈值激射、光频梳、量子光源、光机械等前沿应用，具有更加广阔的应用前景。 目前，铌酸锂薄膜微腔的制备方法主要以电子束光刻和紫外光刻结合反应离子束干法腐蚀为代表的平面光刻技术和以飞秒激光直写结合聚焦离子束研磨的飞秒激光微加工技术两种。前一种技术工艺成熟，具有并行加工的特点，易于实现大规模生产，但是制备工艺相对复杂，需要对薄膜样品做前期的匀胶、曝光复刻等工序，所使用的掩模板造价昂贵，研发周期较长，对仍处于原型制备阶段的铌酸锂薄膜微腔及相关研究而言缺少灵活性。而飞秒激光直写结合聚焦离子束研磨的薄膜微腔制备技术利用飞秒激光直写技术灵活的三维加工特性和聚焦离子束的超高加工精度，可快速实现高品质铌酸锂微腔及其他微纳结构的制备。本论文工作在对飞秒激光直写结合聚焦离子束研磨制备回音壁微腔的工艺进行优化和提升的基础上，拓展以高品质铌酸锂薄膜微腔为基础的集成光子学结构，并开展微腔中非线性光学新现象的研究，主要内容包括: 1、利用飞秒激光直写结合聚焦离子束研磨技术，优化后期湿法腐蚀工艺实现高Q/V比的悬空铌酸锂微腔，所制备的铌酸锂微腔直径最小可达3.13μm，品质因子可达～104，Purcell因子为884.35。 2、结合飞秒激光诱导选择性化学镀铜和微腔制备技术，在同一芯片上同平面集成高品质铌酸锂微腔与平行微电极，并演示腔模的电光调制过程。在该系统中观测到共振波长平移量与外加电压的非线性关系，调制效率最高为3.41pm/V。 3、成功制备强耦合铌酸锂微盘双腔，当泵浦功率达到21.9mW以上时，在倍频光附近观测到了级联的四波混频，以及对应振动模式分别为578cm-1、581cm-1和252cm-1的级联受激拉曼散射峰。