为了深入研究表面修饰余弦凹槽的亚波长结构对太赫兹波透射特性的调控规律，提出一种表面修饰余弦凹槽的太赫兹亚波长金属Cu狭缝结构，基于时域有限差分法，对亚波长金属Cu狭缝结构的太赫兹波透射光谱特性进行模拟。仿真结果表明，通过改变金属Cu狭缝结构上下表面余弦凹槽的结构排布、数量、周期、深度及狭缝深度、宽度等参量，实现了对太赫兹波透射强度的调控。

数值研究了由同心C3型孔和圆环孔单元结构组成的复合超表面在近红外波段内的表面等离子体三重法诺共振效应与光学传感现象。研究结果表明，通过改变C3单元结构的对称性破缺不仅能够诱导产生可调的多重法诺共振效应，还能构建基于该效应的自参考光学传感。此外，通过改变圆环单元结构的内半径能够实现基于法诺凹陷深度的辐射监测传感。该研究为设计紧凑、可调谐的法诺共振光子器件提供了新的视角，同时可将周期性亚波长金属纳米结构扩展至生物传感和光通信领域的相关应用。

设计了一种含有矩形槽(RG)的方环谐振器边耦合金属-介质-金属(MDM)波导,运用Fabry-Perot(F-P)理论精确推导了谐振器的有效长度,并利用该结构实现了多模可调等离子体滤波器。在数值计算和理论分析的基础上,得到了除传统整数模式以外的非整数模式。非整数模式的波长随着RG长度的增加发生红移,这是因为RG位于磁场的波腹时,对磁场的影响最大;整数模式由于对RG不敏感,其波长保持不变,这是因为RG位于磁场的波节时,对磁场的影响最小。可以通过改变RG的形状、位置及数目来调控模式的数目和场分布。与传统的谐振器相比,所提结构和所得到的结果可以为灵活调控谐振波长提供更多选择,在光电子器件的设计上具有潜在的应用价值。

利用表面等离子体改变材料吸收光谱特性越来越受到关注。为了增强超高温金属纳米结构的吸收特性, 设计了超高温金属-金属以及膜层-金属-金属表面等离子体周期纳米结构, 仿真分析其在波长200~4 000 nm光谱范围内, 不同参数对材料吸收谱特性的影响。仿真分析表明, 不同参数的吸收光谱中均会出现吸收峰, 且吸收率达93%以上。而介电材料、金属纳米结构的周期、尺寸和深度是影响吸收率的主要因素。同时, 介电材料和周期还会对吸收峰出现的位置产生影响。该仿真结果为超高温表面等离子体材料的吸收特性应用的研究提供了理论基础。

为了实现电磁波单向吸收，设计含磁性材料和金属材料的一维光子晶体。用修正的特征矩阵法研究它的传输特性。在磁光材料与金属界面激发磁表面等离子体共振并产生耦合的条件下, 该结构出现近似完美的非互易吸收。对于特定波长409.725 nm，从左边以+45°入射的电磁波被完全吸收，而从右侧反方向以-45°入射时，电磁波被完全反射，没有任何传输和吸收。计算结果用基于有限元方法的仿真实验进行了验证。

本文设计了一种球形串型二维表面等离子体光栅光吸收器,采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)分析了该吸收器的几何结构参数对其吸收特性的影响.结果表明,通过调整小球的半径、球形串之间的中心距离以及球形串上小球的层数,可以有效地降低反射率,从而提高对光的吸收率.从中心位置向左右两边使球形串之间的中心距离线性减小,可明显改善其吸收效果.当球形串上小球的层数超过50层时,基本达到了饱和吸收的状态.这种光吸收器在薄膜太阳能电池中具有一定的应用前景.

利用波长为800 nm的单光束飞秒激光对水溶液中的金纳米棒颗粒进行了稳定地二维光捕获.通过测量金纳米棒的散射谱研究了光阱中金纳米棒之间的耦合相互作用.比较光阱中只有单个金纳米棒被捕获和两个金纳米棒同时被捕获时的散射谱.结果表明, 当两个金纳米棒同时被光阱捕获时, 金纳米棒之间相互排斥, 存在一定的间隔, 该间隔使得两个金纳米棒之间没有发生表面等离子耦合相互作用.该实验结果为金纳米棒的光操纵及其在生物分子探测等领域的研究提供技术指导及实验参考.

研究了矩形块微纳结构吸收材料在中远红外波段的光学偏振吸收特性。该吸收材料由金属阵列-电介质层-金属膜组成, 在2.0 μm~5.0 μm波长具有双波长谐振吸收效应, 其理论吸收率大于80%。模拟计算和实验测试表明, 该吸收材料的短波吸收峰值与矩形块长轴方向入射偏振光的3阶谐振响应对应, 而长波吸收峰值与短轴方向基模谐振响应对应。实验制备了矩形阵列光吸收器并测试了它的的光学特性, 结果表明: 该吸收器结构在两个偏振方向的等效磁导率系数满足Lorentz模型, 等效磁导率谱线虚部峰值波长与吸收谐振波长相对应, 表明这种吸收材料的偏振吸收与入射电磁波的磁谐振响应有关。研究结果揭示了微纳结构吸收器的双波长频谱吸收机理, 有助于实现特定波长生物传感器及光电探测器的设计。

设计了一种结构渐变的表面等离子体光栅光吸收器，采用二维时域有限差分法（2D-FDTD）对其吸收特性进行了详细的分析。结果表明，通过调整槽深、槽宽和墙宽，可以有效地降低反射率，提高其对光的吸收能力。由中心向两边适当地使槽宽线性增加，同时使墙宽线性减小，可以达到较理想的吸收效果。对于不同空间半峰全宽的入射光，反射谱线的形状有所不同。当入射光的空间半峰全宽较窄时，该吸收器对短波长光的吸收能力更强。当入射光的空间半峰全宽较宽时，该吸收器对长波长光的吸收能力更强。这种光吸收器有望在全光芯片中得到应用。