RGB合波器作为激光扫描显示系统的关键性核心部件,其微小型化和高传输效率是应用于增强现实的必然要求。针对氮化硅、氮化镓、SU8三种可见光波段高透过率材料,对比研究了其波导的折射率差、色散曲线、单模条件,以及所构成的多模干涉型RGB波导合波器的尺寸、传输效率、光场分布。研究结果表明,氮化硅器件的各项性能介于氮化镓与SU8器件之间;氮化镓器件具有最大的芯层与包层折射率差,最小的单模截止尺寸,最短的器件长度（2 000 μm）;SU8器件具有最小的芯层与包层折射率差,最大的单模截止尺寸,但器件长度大于氮化镓,为3 600 μm。此外,氮化硅、氮化镓、SU8三种器件的RGB平均传输率分别为78%,55%和91%,可见SU8器件占有明显优势。未来,经过进一步优化设计的超紧凑氮化镓多模干涉型RGB波导合波器有望应用于激光扫描单片集成系统中,而具有良好柔性的SU8多模干涉型RGB波导合波器则在可形变系统中具有重要应用价值。这些器件为增强现实系统朝着微小型化和高传输效率的方向发展提供了技术基础。

为了对飞秒激光加工微纳米尺度波导器件的可行性进行分析，采用有限差分光束传输法对余弦型Y波导合波器的耦合夹角大小对合路光场的影响进行了仿真模拟，分析了光场强度、分支角度以及损耗等之间的关系，得到当耦合夹角为0.6rad时，输入光场相互隔离，附加损耗低至0.45dB，传输效率接近90%的结果。结果表明，在石英玻璃这种高损伤阈值的材料中利用飞秒激光直写制备光合波器件时，预先对加工的微纳器件进行仿真模拟，在微纳光子集成及微纳米光波导中具有很重要的意义。

GeSi／Si异质结布拉格反射光栅是硅基光电集成领域一种重要的集成光学器件，分析GeSi／Si异质结的传光特性和布拉格条件，通过求解布拉格光栅方程，得出耦合系数和耦合效率。利用上述原理设计出入射角为66°，波导层的厚度为2 μm，光栅长度为4252 μm，槽深为0．05μm，光栅周期为0．456 μm，滤波带宽为0．214nm，耦合效率为84．1%的1．3μm Ge_0．05Si_0．95／Si异质结单模共面布拉格反射光栅，并用数值模拟了入射光波电场和反射光波电场的分布。

现有的光纤耦合器在作为分波器使用时具有较低的插入损耗,在作为合波器时插入损耗较大,为实现低损耗合波目的,提出一种由单模与多模光纤共同构成的混合型光纤耦合器。利用耦合波方程理论分析其工作原理,计算机模拟其耦合过程。采用熔锥法制作工艺,完成单模与多模光纤耦合器的制作,实验结果与理论模拟相吻合;该器件单模到多模光纤的耦合效率、多模到多模光纤的耦合效率均在90％以上,实现了两路光束的功率合波。作为低插入损耗合波器件可广泛应用于光通信以及双包层光纤激光器抽运光的注入。