设计了一种基于金属铑（Rh）和二氧化硅（SiO₂）材料的紫外线吸收器，其单元结构由Rh衬底、SiO₂电介质层和Rh图案层构成。采用有限元方法（FEM）分析了该吸收器的吸收特性与入射波波长、入射角、方位角和几何结构参数的依赖关系。结果表明，该紫外线吸收器通过表面等离子体共振效应达到吸收目的。通过调整单元结构的几何参数，可以调整该吸收器的吸收特性。由于结构的旋转对称性，该吸收器具有偏振不敏感性。在所有结构参数均采用最优值的情况下，当入射角为0°~45°、波长为200~400 nm时，均能获得90%以上的高吸收率。吸收率为95%的波段为250~300 nm及325~400 nm。所设计的紫外线超宽带吸收器具有优良的吸收性能。采用的Rh金属为紫外波段内吸收材料的选择提供了新的选项。研究结果为紫外线吸收器的设计、制作和应用提供了参考。

本文采用多级方法（MPM）对涂覆石墨烯的双椭圆和圆柱并行纳米线波导的基模的有效折射率进行了计算，并采用有限元法（FEM）对计算结果进行了验证。本文研究了两种计算方法的结果之间的相对误差随MPM展开项数的最大值、工作波长、费米能、椭圆柱形纳米线的半长轴及半短轴、纳米线表面之间的横向间距，以及圆柱形纳米线的相对高度等变化的规律。通过对照计算结果得到以下规律：随着级数展开项数增大，MPM的结果越接近FEM的结果；随着工作波长和费米能增大，有效折射率实部和虚部的相对误差均增大；随着圆柱形电介质纳米线的半径和椭圆柱形纳米线的半长轴增大，有效折射率实部的相对误差增大，而其虚部的相对误差减小；随着椭圆柱形纳米线的半短轴增大，有效折射率实部的相对误差减小，而其虚部的相对误差增大；随着纳米线表面之间的横向间距和圆柱形纳米线的相对高度增大，有效折射率实部和虚部的相对误差均减小。这些现象均可以通过场分布得到解释。在本文的计算范围内，相对误差均保持在10^-3量级。该研究工作为混合型电介质并行纳米线波导的设计、制作和应用提供了理论基础。

设计了一种基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器。数值模拟表明：对于横磁（TM）波，当入射角由0?增加到60?时，在17~55 μm波长范围内，吸收器的吸收率可以保持在90%左右；对于横电（TE）波，当入射角由0?增加到55?时，在10~55 μm波长范围内，依然可以实现90%左右的高效吸收；当TM波或TE波垂直入射时，在16~60 μm波段，吸收率大于90%，吸收带宽可以达到54 μm。当二氧化钒的电导率从20 S/m逐渐变化到2×10⁵ S/m时，超宽带吸收器可转换为多峰吸收器。与之前报道过的基于二氧化钒的吸收器相比，所设计的吸收器的带宽和可调性得到了显著改善。该吸收器有望在偏振探测器、热辐射器、红外传感器等领域中得到应用。

设计了一种基于VO₂、NaF和TiO₂材料的红外线超宽带可调吸收器，并采用有限元方法对其吸收特性进行了分析。结果表明：当入射波垂直入射时，吸收率对偏振角不敏感。在21~25 μm及35~43 μm波长范围内，吸收率可以达到99.8%。在12~51 μm范围内，吸收率可以达到90%。在0~55°入射角范围内，横磁（TM）波在12~52 μm波长范围内，横电（TE）波在20~45 μm波长范围内，吸收率均可达到80%以上。获得宽带吸收的主要原因是表面等离子体共振效应。通过改变VO₂的电导率，可以调节吸收器的吸收率，实现吸收率的可调性。所设计的红外线超宽带吸收器具有优良的吸收性能，在传感、探测及能量收集和转化等方面具有潜在的应用价值。

设计了一种基于Bi_1.5Sb_0.5Te_1.8Se_1.2材料的能对紫外线实现宽角度吸收的多凹槽型吸收器。采用有限元方法对该吸收器的吸收机制以及吸收特性与入射波波长、入射角度以及结构参数的依赖关系进行了研究。重点讨论了0°入射时的吸收情况与结构参数之间的关系，并采用归一化的磁场强度分布对所得结果进行了解释。结果表明：该吸收器的吸收机制主要是表面等离子共振和光学谐振腔共振；在优化参数下，当入射角度为0°～70°时，该吸收器的吸收率均可达到80%以上。该吸收器在紫外传感、紫外光催化等领域具有潜在的应用价值。

设计了一种涂覆石墨烯的混合型电介质纳米并行线波导。这种波导由两根圆柱形和一根椭圆柱形电介质纳米并行线组成。利用有限元方法对5个最低阶模式进行了分类，研究了工作波长、石墨烯的费米能和结构参数对5个最低阶模式的有效折射率实部、传播长度和品质因数的影响。结果表明：5个最低阶模式均可由圆柱形纳米线和椭圆柱形纳米线的低阶模合成。当调节工作波长和石墨烯的费米能时，5个模式的传输特性均可得到有效的调节。当结构参数变化时，前两个模式的传输特性变化比较显著，而其他三个模式的传输特性变化不明显。将所设计结构与由两根椭圆柱形和一根圆柱形电介质纳米并行线构成的波导相比较，发现所设计的结构具有更长的传播长度和更高的品质因数。该研究为涂覆石墨烯的混合型电介质纳米并行线波导的设计、制作和应用提供了参考。

基于Bi_1.5Sb_0.5Te_1.8Se_1.2材料，设计了一种光栅型紫外线吸收器。采用有限元方法，对该吸收器的吸收特性与结构参数、入射角度及工作波长的依赖关系进行了详细的分析。该吸收器的吸收机制是磁激元共振效应。通过调节结构参数、入射角度及工作波长，可以调节该吸收器的吸收特性。采用优化参数条件下，在200~400 nm的波段范围内，在0~75°的入射角度范围内，吸收率可以达到80%以上。该工作为紫外线吸收器的设计、制作和在紫外检测与防护、生物传感和紫外光催化等领域的应用提供了理论基础。

设计了一种基于耐火材料氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO2)的光栅型超宽带太阳能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其结构参数、工作波长和入射角度对吸收性能的影响。结果表明:通过调整结构参数,可以有效地控制其吸收特性。当波长为500~2000 nm,入射角度为0°~75°时,吸收效率可以达到80%以上,所设计的吸收器表现出了超宽带吸收的特性。单元结构的顶层采用半球形结构,可以提高吸收器的平均吸收率。所设计的吸收器在热光伏等方面有潜在的应用前景。

设计了一种基于六方氮化硼材料的中红外线吸收器。该吸收器是由截断的金字塔型单元结构构成的一维光栅,其吸收机制是磁激元共振效应和法布里-珀罗谐振腔共振效应。运用有限元算法分析该吸收器的结构参数、工作波长及入射角度对其吸收性能的影响。结果表明:在优化的结构参数条件下,在入射波长为5.6~14.5 μm,入射角度为0°~75°范围内,该吸收器的吸收率可以达到80%以上。所设计的吸收器有望应用于中红外波段的传感和隐身等领域。

采用多极方法,通过改变工作频率、中间纳米线半径、中间纳米线高度、水平方向上纳米线之间的距离以及石墨烯的费米能,对涂覆石墨烯的三根轴心非共面的电介质纳米线波导所支持的5种低阶模的有效折射率实部和传播长度进行分析。当工作频率从30 THz增加到40 THz时,有效折射率实部增大,传播长度减小。当中间纳米线的半径从20 nm增加到55 nm时,有效折射率的实部增大,传播长度变化各不相同。当中间纳米线的高度从0增加到100 nm时,有效折射率的实部减小,除了模式5外,其他模式的传播长度都增大。当水平方向上纳米线之间的距离从160 nm增加到200 nm,石墨烯的费米能从0.4 eV增加到0.8 eV时,有效折射率的实部减小,传播长度增大。