基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应，并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元，并将x、y方向分别设置为完美匹配层（PML）、periodic边界条件，通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明，该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上，最高可达87.05%。当图案占空比相同时，单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应，导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合，这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。

为实现光电信息器件的高集成度和高效输出，提高光电信息处理能力，设计了一种基于二维光子晶体的四通道滤波器，根据4个点缺陷微腔与线缺陷波导耦合原理，引入反射异质结并调整微腔与反射结的距离，提高输出效率，对滤波器1 403、1 426、1 449、1 508 nm四波长的波分复用功能进行仿真。仿真结果表明：该器件可实现高效传输，四波长透射率均超过95%，插入损耗均小于0.23 dB，通道间串扰均小于-8.7 dB。

提出一种基于表面等离子体侧耦合谐振腔的可调类电磁诱导透明(EIT)温度传感系统。利用时域有限差分法(FDTD)，探究腔内液体注入量对透射窗口中心波长的影响。结合表面等离子体(SPPs)对周围环境介电性能的敏感性，对该系统的温度传感性能进行了研究。结果表明，注入氯仿和乙醇的共振波长均与温度变化呈线性关系，并且注入氯仿对温度的灵敏度比乙醇更高，可达到0.425 nm/℃。研究成果将为高集成度光开关、传感以及慢光等器件的研制提供理论指导。

表面等离子激元（SPP）和局域表面等离子共振（LSPR）耦合产生的电场增强显著高于单纯LSPR引起的电场增强。因此一种新型高效的表面增强拉曼散射（SERS）基底是寄希望于在一种复合基底中实现SPP-LSPR耦合获得的。基于SPP-LSPR耦合机理，提出一种针对633 nm激光使用的金光栅/金纳米颗粒SERS基底的设计思路以及光栅和纳米颗粒的具体结构参数。为了验证设计方法的正确性，利用电子束光刻法和化学合成法分别制备了具有相应几何尺寸特征的金光栅和金纳米颗粒，并将它们复合在一起得到了光栅/纳米颗粒SPP-LSPR耦合型复合SERS基底，这个基底相比仅有金纳米颗粒制备的LSPR型SERS基底，在检测R6G溶液时浓度可以降低2个数量级，增强因子是后者的72倍，实验结果和时域有限差分（FDTD）法理论拟合的结果基本一致。

随着光通信产业和光互联技术的高速发展，具有高调制速率且易集成的小尺寸电光调制器件研究越来越重要。提出了一种以硅绝缘体（SOI）材料为基底的光子晶体纳米梁腔（PCNC）反射壁下载型电光调制器。信号光经过主线波导后首先被锥形波导耦合进一维光子晶体纳米梁腔中，然后进入下载波导并输出。优化主线波导与下载波导中反射圆孔的位置与个数，可以提高器件的整体透射率。纳米梁腔采用圆孔形渐变孔径，使得光束更好地被束缚在腔内。同时，在纳米梁腔两侧引入掺杂以形成PN结，施加较低偏压以改变纳米梁腔的谐振波长，从而实现工作波长光信号的“通”“断”调制。运用三维时域有限差分（3D‐FDTD）法对调制器的光学特性和电学性能进行仿真分析。结果表明，该电光调制器可以实现波长为1550.01 nm的光信号调制，调制电压仅为1.2 V，插入损耗为0.2 dB，消光比为24 dB，面积仅为54 μm²，调制速率为8.7 GHz，调制带宽为122 GHz，调制速率下的能耗仅为4.17 pJ/bit。所提出的电光调制器结构紧凑，性能优异，有望应用于高速大容量光通信系统和集成硅光子技术等领域。

近年来，Rh纳米结构因在紫外波段有较强的局域表面等离激元共振（LSPR）效应，且材料的物理化学性能稳定，引起了广泛关注。以Rh纳米结构为研究对象，采用时域有限差分法系统地模拟并分析200~400 nm波段圆柱状Rh纳米阵列结构的消光特性和电场强度分布，以此研究Rh纳米结构的局域表面等离激元共振特性。结果表明：Rh纳米结构的LSPR特性与其直径、高度、间距以及周围折射率都有极强的相关性。通过这些参数的变化可以有效调制Rh纳米结构的LSPR共振波段，这对实现Rh纳米结构LSPR效应在紫外吸收、探测等相关领域应用具有重要参考意义。