设计并制作了一种新型含有组合光栅结构的分布式布拉格反射（CDBR）半导体激光器。通过引入组合光栅结构，对分布式布拉格反射（DBR）激光器的高阶侧向模式进行调控，提升了高阶侧向模式的损耗，最终优化了远场光斑图案。实验制得的器件腔长为2 mm，脊波导宽度为40 μm，高阶光栅周期为7 μm，占空比为0.6。当注入电流为1.0 A时，组合光栅起到明显作用，远场光斑图案从DBR-激光二极管（LD）的多瓣优化到CDBR-LD的单瓣。CDBR-LD在电流为1.25 A时的饱和输出功率约为433 mW，斜率效率为0.337 W·A^-1，注入电流为0.95 A时的光谱半峰全宽（FWHM）约为0.61 nm。

太赫兹（THz）波位于微波与红外光波之间，现有微波和光波段波导技术应用正在向THz波段拓展。但是，由于水汽对THz波的强吸收及制造工艺等原因，THz器件主要是平面结构，而THz源及其传输需要用矩形波导。因此，矩形波导与共面波导之间的转换结构成为决定元件和系统性能的关键部分。该设计利用脊波导进行阻抗匹配及电磁场模式转换，实现THz波矩形波导到共面波导的高效率耦合。结果表明，在0.2~0.4 THz频段内，该转换结构的传输系数(S₂₁)高于−3 dB，可以对THz电磁场进行高效率转换。该结果可用于太赫兹分子探测、太赫兹通信等领域，为0.2 THz以上太赫兹的模式转换提供了一种可行方案。

在射电天文领域，为了实现更宽频带内多谱线同时观测任务，要求太赫兹超导相干接收机向更宽带方向发展。针对下一代太赫兹超宽带接收机的应用需求，提出了一种频段覆盖180~ 420 GHz(相对带宽达87%)的超宽带脊波导双工器设计，主要包括：180~300 GHz频段和320~420 GHz频段宽带脊波导滤波器设计与变换；超宽带太赫兹多级耦合型脊波导双工器优化设计。仿真结果表明该结构能够在180~300 GHz和320~420 GHz频段双工工作，回波损耗整体优于15 dB，通道间隔离度达20 dB以上。

针对传统矩形波导窄边斜缝天线交叉极化电平高的问题，设计了一种高辐射效率的单脊波导脊边菱形缝隙天线。采用理论分析与电磁仿真相结合的方法研究了波导窄边与宽边比、脊深与波导窄边比、脊边宽与波导宽边比、波导宽边对缝隙谐振的影响。结果表明，波导窄边与宽边比、脊深与波导窄边比发生变化时均会使谐振切深发生相反变化、谐振电导发生相同变化；波导宽边发生变化时会使谐振切深、谐振电导发生相反变化；脊边宽与波导宽边比发生变化时会使谐振切深、谐振电导发生相同变化。根据波导几何参数对缝隙谐振的影响规律优化波导的几何参数，设计了一种16元单脊波导脊边缝隙线阵。缝隙采用菱形排列方式降低交叉极化电平，增益为18.02 dB，副瓣电平低于-19.64 dB，交叉极化电平低于-46.51 dB。与传统矩形波导窄边缝隙天线相比，该天线具有质量轻、交叉极化电平低的优点。

为了解决基片集成波导带宽窄的局限性, 设计了一种新型的基片集成脊波导 (ridge substrate integrated waveguide, RSIW)结构。该结构在传统的基片集成脊波导基础上采用了不同介电常数的两层介质板, 同时在其两侧还设置了两排周期性排列的空气孔。仿真结果表明: 所设计结构的单模工作带宽达到 10.88 GHz, 相对带宽 B达到了 4.42, 相比其他结构的单模工作带宽和相对带宽分别提高了 57 %和 18.8%; 该结构在整个通带范围内表现出了良好的传输特性, 能够覆盖整个超宽带范围的应用。该设计为解决基片集成波导带宽窄的局限性以及实现紧凑型宽带互连提供了参考。

为了解决半导体激光器传统刻蚀工艺中侧壁陡直度差和器件难以重复制作的问题, 利用湿法腐蚀与干法刻蚀相结合的刻蚀手段, 对980 nm锥形半导体激光器刻蚀工艺进行优化.通过对台面粗糙度与刻蚀速度的研究, 确定湿法腐蚀液和浓度配比的差异.并分析电感耦合等离子刻蚀对脊波导与腔破坏凹槽表面形貌的影响.研究结果表明, 选择配比为NH3·H2O∶H2O2∶H2O=1∶1∶50的腐蚀液进行湿法腐蚀, 刻蚀速率约为7 nm/s, 速率容易控制.且样品表面具有较好的粗糙度和均匀性, 利用电感耦合等离子刻蚀得到的脊波导与腔破坏凹槽侧壁陡直度良好, 没有出现横向钻蚀的情况.

倒梯形单脊波导具有衰减常数小、特性阻抗低、功率容量大的特性，故其适用于微波传输。研究发现填充介质倒梯形脊波导有利于实现波导小型化。采用有限元法结合Matlab编程，研究了不同对称度下的填充非对称倒梯形单脊波导的截止波长、单模带宽、衰减常数、功率容量和特性阻抗。研究结果表明: 对称度较小时，填充位置在短臂侧时所得的截止波长最长，单模带宽最宽，功率容量最大，阻抗特性最小。研究结果将为填充非对称倒梯形单脊波导的应用提供理论依据。