提出了一种基于金属-绝缘体-金属（MIM）表面等离激元波导的双短腔共振系统(DSR), 通过双短腔腔模之间的相互干涉, 实现了表面等离激元诱导吸收（PIA）效应。利用时域有限差分（FDTD）方法对其传输特性进行了数值仿真分析。对相位响应特性进行仿真分析, 发现PIA窗口会出现明显的反常色散现象, 该反常色散效应可应用于实现表面等离激元波导中的快光效应。另外, 还提出一种基于PIA效应的多开关功能应用, 并通过仿真分析了短腔腔长和折射率变化对PIA窗口的影响, 优化了开关功能的结构参数。具备这些特性的结构在表面等离激元光开关、滤波器等方面具有潜在的应用价值。

提出了一种基于双芯光子晶体光纤(PCF)的高灵敏度椭圆侧芯表面等离子体共振(SPR)折射率传感模型。在各向异性的完美匹配层边界条件下利用全矢量有限元法对传感器特性进行了数值仿真。研究发现：在椭圆侧芯中涂覆金属银纳米层可以实现SPR, 共振峰对检测孔的折射率变化具有很高的传感灵敏度; 与圆形结构相比, 所提椭圆侧芯结构中的纤芯基模和金属表面等离子体激元(SPP)模式更易实现相位匹配; 当椭圆率为0.7时,灵敏度在1.45~1.50的折射率范围内可达10412 nm·RIU-1, 且传感曲线线性度高; 椭圆侧芯结构能够有效抑制高阶SPP模式, 避免基模与多个SPP模式耦合形成干扰。

设计了一种基于二维光子晶体波导旁侧Fano微腔的全光二极管结构, 实现光的单向传输。其关键技术是在光子晶体波导中采用简单反射层打破Fano微腔结构上的空间对称性, 使得反射层两侧波导与微腔耦合效率不对称。两侧波导入射光激发微腔非线性克尔材料所需的光强阈值不同, 从而实现单向导通功能。通过有限时域差分(FDTD)方法对其传输特性和性能进行了数值仿真和分析, 研究发现：该结构在较低的光强阈值下可以实现正向导通、反向截止的全光二极管效果; 该结构具有超快的响应时间, 达到皮秒量级; 该结构具有较高的最大透射率(达到90%)和较高的正反透射比。基于光子晶体结构的设计使得该器件可以具有很好的工作波长可调特性, 并易于在目前半导体工艺基础上进行制作以及与其他器件集成。