基于表面等离子体共振(SPR)技术,设计了一种具有较高调制系数的金属纳米线阵列电光 调制器结构。通过改变驱动电压使反射谱的反射率发生变化,实现电光调制。利用时域有限差 分(FDTD)法对金属纳米线阵列层和缓冲介质层的参数进行优化配置,并研究了其结构参数对反射 谱反射率的影响。结果表明:当金属纳米线直径为34 nm、缓冲介质层厚度为1600 nm时, 电光调制器的模式耦合能力达到最强；随着驱动电压的逐渐增加,反射光谱的全吸收峰出 现明显的右移;通过调节加载在电极上的驱动电压可实现电信号对光信号的电光调制。

提出一种采用TiO₂膜增强双纤芯单通道光子晶体光纤表面等离子体共振生物传感器灵敏度的设计方案:在传感器银膜表面增加一层TiO₂薄膜,不仅可以隔绝氧气,防止银氧化,而且可提高传感器的灵敏度;采用全矢量有限元法数值分析传感器的耦合特性及其性能。结果表明,在待测介质折射率为1.33~1.38时,待测介质折射率与传感器的共振波长呈线性关系,线性相关度为0.9806,传感器的平均灵敏度为4200 nm·RIU ^-1。此外,进一步分析了光子晶体光纤空气孔大小、银膜厚度、TiO₂厚度等参数对传感器性能的影响。结果表明,改变结构参数可以优化生物传感器的输出光谱、改善传感器的性能。

提出一种基于长程表面等离子体的介质-金属纳米线阵列-非线性介质复合全光调制器.考虑克尔效应对折射率变化的影响, 采用时域有限差分法分析了金属纳米线直径、介质层厚度和泵浦光强度对反射谱的影响, 通过合理配置金属纳米线和介质层的参数提高调制器的耦合性能, 并在此基础上分析不同强度泵浦光的反射特性.结果表明: 当金属纳米线直径为40 nm, 介质层厚度为1 800 nm时, 全光调制器的模式耦合能力达到最强.反射谱的反射率与泵浦光强度的变化呈线性关系, 相关系数为0.998 1, 且只需要0.5 GW/cm2功率的泵浦光就能使入射光的反射率从0.015提高到0.82, 较好地实现光信号对光的全光调制.

提出了一种新型金属-绝缘体-半导体(MIS)混合表面等离子体结构,基于时域有限差 分法验证了该结构在归一化频率范围(0.243～0.271)a/λ内具有明显的TM模式带隙。在二维光子晶体层 移除或改变中间行空气孔半径构成线缺陷,形成混合波导结构1和2。分析表明入射光频率位于 带隙内的光子能量被很好地局域在低折射率层中,且只能沿线缺陷传输。当入射波长为1550 nm时,两 种波导的传输距离分别为18.41 μm、15.70 μm, 群速度极值分别为0.186c、0.166c, 品质因数达 到384.74、1042.50。此波导能通过光子晶体层的线缺陷控制低折射率层表面等离子体(SPP)激光的传输路径,为波导 器件的研究提供了有效的理论依据。

根据介质的光弹效应,采用有限元法对二维光子晶体的能带特性进行分析。给二维光子晶体施加应力时, 由于构成二维光子晶体介质的光弹效应,引起介质的折射率变化,使得光子晶体的能带结构发生变化。详细分析了 外加应力变化对基于 Si/SiO 二维光子晶体能带结构特性的影响,结果表明,禁带的起始波长、截止波长及禁带宽度的 变化量与外加应力呈线性关系。

采用有限元法对二维光子晶体的能带特性进行了分析。当光子晶体所受的温度发生变化时, 由于构成二维光子晶体介质的热光效应, 引起介质的折射率变化, 介质的热膨胀效应引起介质厚度发生变化, 改变了光子晶体的晶格周期, 使得光子晶体的能带结构发生变化。分析了温度变化对二维光子晶体的第一禁带和第二禁带结构特性的影响, 各禁带的起始波长、截止波长及禁带宽度的变化量与温度呈线性关系。

用光纤Bragg光栅进行应变(静态、动态)测量时，由于光栅轴向各部分受到的应变不同，因而产生布喇格中心波长漂移量发生变化．实际测量中往往忽略此扰动对光纤光栅反射谱中心波长的影响，则必然带来测量误差．采用耦合模理论，分析并研究了Bragg光栅受轴向线性应变、高次应变和非线性周期应变波等情况下的啁啾特性．根据各自啁啾特性的不同，给出了对光纤光栅反射谱中心的影响，以及测量各种应变时的测量条件和范围．

提出了一种新型的光纤光栅高压电流传感器。该系统由Bragg光纤光栅电流测量部分和温度补偿部分组成。在测量过程中，采用了匹配光栅解调方法，其动态测量范围比通常的干涉法光纤电流传感器大，且系统不受外界电磁干扰的影响，可实现高压电流的在线测量。