分布式布拉格反射镜（DBR）是共振腔发光二极管（RCLED）的主要组成部分，其温度特性对RCLED的性能有着重要影响。基于650 nm红光RCLED，设计出由Al_0.5Ga_0.5As和Al_0.95Ga_0.05As组成的DBR结构。首先通过Al_xGa_1-xAs材料折射率的色散关系分析温度对Al_xGa_1-xAs材料折射率的影响，进而模拟了DBR反射谱的温度特性，得到随着温度升高DBR反射谱红移的结论，温漂速率为0.048982 nm/℃。通过MOCVD制备出30对Al_0.5Ga_0.5As和Al_0.95Ga_0.05As组成的DBR外延结构，并对其进行反射谱测试，发现随着温度升高反射谱出现了红移现象，温漂速率为0.049277 nm/℃，与模拟结果相近，验证了温度升高导致反射谱红移结论的正确性。

陀螺仪作为惯性导航的关键部件，决定了飞行器、运载机械和无人系统等导航定位的精度和姿态控制的稳定性。在兼顾精度的同时，小体积可集成陀螺仪的需求越来越迫切，微纳集成谐振式光学陀螺有望同时满足可集成与高精度等应用需求。本文结合国内外近年来微纳集成光学陀螺研究的新进展，综述了谐振式集成光学陀螺的研究现状、瓶颈问题和未来发展趋势；基于新材料、新结构和新物理效应等可能的解决途径，重点阐述了光增益补偿、色散调控、非厄米奇异点等对谐振式集成光学陀螺敏感性能的影响；最后，对谐振式集成光学陀螺的未来发展趋势进行了展望。

为了掌握Ⅲ族氮化物微观结构对热力学性能的影响规律, 进而为超高功率器件的设计提供数据支持, 本文借助第一性原理计算软件CASTEP, 对半导体AlxGa1-xN不同合金结构及其热性能进行了系统研究。结构优化和数据分析后发现, AlxGa1-xN的晶格常数、平均键长和晶格热容值随Al组分值x(原子数分数)增大而线性减小。热力学性质计算结果表明, 在GaN中引入Al组分会在频率带隙中引入杂质模, 随着Al组分浓度的增加杂质模变宽并进入低频段, 在低频段顶部频率随Al组分增大而线性升高, 在12.5%以上低频段顶部频率均大于 (1/2)A1(LO)。温度从300 K到700 K变化时, 合金热容随温度变化关系结果证明, 在确定温度时, AlxGa1-xN合金热容随Al组分增大而线性减小。本文的研究为以AlxGa1-xN为代表的Ⅲ族氮化物半导体高功率器件设计提供了一定的设计参考。

采用有限单元法, 分别对TE模式、TM模式下三角晶格等离子体光子晶体的色散关系进行了理论计算, 分析了等离子体填充比对能带位置和禁带宽度的影响。结果表明: TM模式下等离子体光子晶体在M-Γ、X-M两个方向上存在不完全带隙, 随填充比的增加, 带隙位置向高频移动, 禁带宽度增大直至达到一稳定 值。TE模式下等离子体光子晶体不仅存在禁带结构, 还在低频处形成了表面等离子体波的平带结构。随填充比的增大, TE模式等离子体光子晶体由X-M单一方 向的不完全带隙形成了完全带隙, 带隙宽度随填充比的增大而增大。本文提供了一种可调谐等离子体光子晶体的有效方法, 有望应用于微波、THz波的可调性 控制。

通过傅里叶变换将波动方程转化为空间频域的积分方程, 并采用Nystrm方法将积分方程转化成标准的矩阵特征问题.通过Lapack程序包求解矩阵的特征值和特征向量, 同时得到平面介质光波导模式的色散关系和模式场.数值计算结果表明该方法适用于分析任何折射率分布的平面光波导模式场, 使用阶数很小的矩阵就可以得到高准确度的结果.

基于晶格动力学理论,考虑原子在平面内的中心弹性力作用时,推导了平面正六边形晶 格振动的色散关系,得到第一布里渊区中沿Γ-M、M-K和Γ-K三个对称方向的色散关系表达式,沿 每一对称方向有四支格波,其中两支声学波和两支光学波。 讨论了最近邻原子间作用以及次近邻原子间作用对色散关系的影响。结果表明:只考虑最近邻原子间作用时,Γ点 两声学模频率为零、两光学模频率简并,K 点高频声学支与低频光学支频率简并,而M 点声子频率非简并;沿三个对称方向都存在一支频率为零的声学波和一支频率不变的无色散光学波,并且Γ-M 方向的声学波和光学波间具有频隙,另外两个方向的格波间无频隙。当计及次近邻原子间作用时,晶格振动的频率升高,三个对称方向的四支格波都表现出明显的色散性,沿Γ-M 方向声学支与光学支间的频隙减小,由此可见次近邻原子间作用对色散关系有显著影响,但是对Γ 点声子频率的大小和简并无影响,对K点声子频率的简并也无影响。

研究了一类L 形和矩形谐振腔侧面耦合MDM结构亚波长表面等离激元滤波器的色散关系和透射谱。研究结果表明等效 折射率的实部和虚部在短波部分变化较大,在800～2000 nm长波部分趋于稳定值,传播距离随着波长的增加和 介质层厚度的增加均增加,当波导宽度在50 nm以上时,SPPs的传播距离在所研究的波长范围内为4～9 μm,可以满足纳米光子器件的尺寸要求。对侧面L型谐振腔和矩形谐振腔耦合的透射谱研究表明在保持腔体总长度不变的 情况下,两种耦合方式所产生的光 谱曲线完全相似,说明禁带的出现只与谐振腔的长度有关系,对集成光子器件的研发具有一定的参考意义。

对一种热阴极高功率返波管进行了理论研究，其具有寿命长稳定性好的特点。采用的热阴极发射电流密度为20 A/cm2，发射面积为100 cm2，发射总电流为2 kA。首先对该热阴极单阳极电子枪进行仿真研究，在确保不打火的情况下获得电子枪优化设计参数，再对整管进行粒子模拟研究，仿真结果表明,在工作频率为10.5 GHz时，该热阴极返波管的输出功率可以达到290 MW，换能效率为29%。

采用等离子体流体理论，从线性扰动方程出发，研究了电子束电流大小对介质切伦科夫脉塞中束波相互作用色散关系的影响，得到了当等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情形下色散关系和波的增长率，并讨论了电子束电流对束波相互作用色散关系和波增长率的影响。研究表明，等离子体返回电流能有效中和与不能有效中和电子束电流两种情况下有着不同的色散关系和波的增长率。在波导参数和背景等离子体参数固定的情况下，电子束电流并不是越大越好，电子束电流过大不利于提高器件效率，它们之间存在最佳匹配关系。