柔性光电探测器具有体积小、重量轻、可弯曲等特点，可以直接安装在不规则物体的表面，实现对空间信息的连续测量，目前已被广泛应用于小型化能源设备、可穿戴电子产品、虚拟现实交互装备、植入式医疗器械的开发和制备，在新能源、微电子、人工智能、医疗保健等领域展现出了巨大的应用前景。基于光热电效应的新型光电探测器具有大带宽、零偏压、高速、室温工作等优势，并且随着新型热电材料和纳米光子学的发展，其在响应度和响应速度方面均取得了令人瞩目的进展。若选取适当的光敏材料和衬底材料，光热电效应亦可应用于柔性光电探测器，尤其是可在传统光子学探测技术难以企及的长波红外至太赫兹波段实现应用。本文综述了近年来可见光至太赫兹波段柔性光热电探测器的研究进展，介绍了具有柔性特性的碳材料、无机和有机化合物在光热电探测领域的探索、应用与优化机理，并简要讨论了该类探测器的发展前景和面临的挑战。

为了提升太赫兹光谱分析的瞬时性和系统集成度，提出一种超表面光谱编码与计算重建相结合的太赫兹光谱测量方法。利用多种超表面结构的光谱编码器件对入射太赫兹波进行高随机光谱编码，并提出基于字典学习的稀疏恢复算法以实现光谱重建。理论计算和数值仿真表明，在4%噪声水平下，所提方法对乳糖透射光谱的重建误差小于3%，可为片上集成化太赫兹光谱仪的发展提供新途径。

太赫兹波在生物学和危爆物检测等领域有广泛的应用前景，但其在成像上会受到探测器灵敏度的限制。搭建一套基于太赫兹量子级联激光器的自混合相干成像系统，将全息成像技术与自混合干涉测量相结合，实现太赫兹波段的大景深成像。利用自混合收发一体的特性，在不同偏焦程度下，对分辨率板上每毫米2个线对的区域进行二维成像，在偏焦56倍波长条件下得到与焦平面处相同的图像对比度。

凹角结构具有优良的减振降噪特性,可以有效衰减结构振动响应，蜂窝结构具有优良的力学特性并已经较为普遍地被应用到工程之中，因此凹角蜂窝的复合结构引起了学者们的关注。本文通过对内凹蜂窝结构分形设计，构建了一种新型声子晶体模型。基于有限元方法对分形凹角蜂窝结构进行分析，计算能带结构以及振动传输特性，分析结构的负泊松比特性以及结构分形对振动带隙的影响。通过改变壁厚和内凹角度等参数，以及在分形结构顶点处填充钢材，可以更好地对某些频段振动产生抑制。结果表明：分形结构仍具有负泊松比特性，分形结构在二阶结构产生的带隙更宽，壁厚和凹角角度的增加会导致结构振动带隙向高频区域转移，填充钢材会使带隙变宽。

设计加工了一种太赫兹超材料微流体传感器件, 利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)对其在太赫兹波段的传输、谐振及传感特性进行数值模拟。采用太赫兹时域光谱系统实验研究了偏振方向对传感器灵敏度的影响。实验结果表明, 当超材料谐振环开口方向与入射太赫兹波的偏振方向平行和垂直时, 折射率传感灵敏度可分别达到39.29 GHz/RIU和74.43 GHz/RIU。通过等效电路模型对该超材料器件的传输和谐振特性做了分析, 并进一步明确了其传感机制。该超材料器件可对微量液体(5 μl/mm2)实现芯片式的折射率传感, 具有较高的传感灵敏度, 在化学生物传感器的设计和制造领域具有潜在的应用前景。

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中, 相位调制器串联光波导谐振腔, 取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感, 调节激光器改变输出光的波长, 不仅可以调制光的强度, 还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时, 产生很强的延时特性, 可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5 cm、宽21 cm、高7 cm.实验中, 改变0.1 pm的光子波长, 能够产生步长为12.5~35.5 MHz的调谐, 调谐范围达2 GHz, 且系统能够产生10 GHz的微波信号, 在中心频率为10 GHz处其相位噪声为－109.7 dBc/Hz@10 kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.

设计并制备了两种工作在太赫兹波段的等离子体晶体波导，利用其带隙位置随波导间空气间隙变化而连续变化的特点，实现了光开关和机械可调谐滤波器的功能。利用太赫兹时域光谱系统研究了这两种等离子体晶体波导的传输和滤波性质，利用时域有限差分法计算了其透射率，用有限元法计算了其带隙性质和场分布。结果表明应用这两种结构实现的可调谐滤波器都具有良好的性能，其中一维等离子体晶体波导的调谐范围达到了130 GHz，消光比为30 dB；二维等离子体晶体波导的调谐范围达到了110 GHz，消光比可达40 dB。

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测试向列相液晶E7 和5CB 在磁场、电场和光场作用下的太赫兹光学性质，较为全面地总结向列相液晶在不同场强下的折射率变化。实验观察到E7和5CB 在磁场下的负磁致折变效应和在电场下的正电致折变效应。磁致折射率变化最大达到-0.087，电致折射率变化最大达到0.051，而光致折变与电致折变的物理本质相同，在7.961 W/cm²的532 nm 激光泵浦下折射率变化最大达到0.015。这些研究结果为液晶材料在太赫兹波段的可调相移器、滤波器和空间光调制器等重要功能器件中的应用打下基础。

1064nm单模半导体激光器在测试、通信、光纤激光器种子源等多种领域有着广泛的应用。设计并制作了一种MOPA结构1064nm单模半导体激光器。做为对比，同时制作了相同外延材料和腔长的脊波导单模半导体激光器。测试结果表明，该MOPA结构管芯发生灾变性光学损伤(COD)时的注入电流约740mA，最高功率达到375mW，无扭折最大输出功率为300mW，此时注入电流约为610mA，水平发散角为9.8°(FWHM)，均优于作为对比的脊波导结构激光器。

光子晶体光纤传感器的稳定性在实际工程应用中具有重要影响。文章分析了光子晶体光纤压力传感器的基本原理，介绍了光子晶体光纤压力传感器的系统组成，从理论上分析了传感器系统相对于光源波长变化、输出信号光强起伏及环境温度波动的稳定性。光子晶体光纤压力传感器激光光源的输出功率及波长的波动、敏感元件长度的改变和环境温度的变化等都对整个传感器系统的稳定性有影响。