近年来，电磁诱导透明（EIT）效应得到了广泛的研究，特别是对其群延迟的动态可调谐在光通信领域有良好的应用前景。提出了一种一维光子晶体纳米梁腔辅助微环谐振腔的动态可调谐电磁诱导透明系统。在该系统中引入了石墨烯，通过改变石墨烯的费米能级实现了对类电磁诱导透明的开关调控和群延迟的动态调谐。此外，在改变纳米梁腔与微环谐振腔的耦合距离和微环谐振腔的半径时，实现了对EIT窗口“关—开—关”的调控。采用三能级原子系统解释了类EIT效应的物理机制，采用三维时域有限差分法对该结构进行仿真，并分析了该结构的传感特性和延迟特性，仿真结果表明，灵敏度为614.4 nm/RIU、品质因数为370.8、群延迟为7.1 ps、群指数高达895。该系统为光开关、传感器和慢光器件的研发提供了一种可行方案。

为了能够得到洛伦兹线型、Fano线型、类电磁诱导透明和类电磁诱导吸收这4类线型，提出了一种基于Fabry-Perot（FP）腔的微槽型微环谐振器。该结构在FP腔外侧引入了两个空气孔来提高品质因数。通过改变结构参数和选取不同的波长范围，实现了以上4类线型。采用的模拟仿真方法为时域有限差分法，结合传输矩阵法，对所提结构进行了模拟仿真和参数优化数值模型的建立。仿真结果表明，所提结构的品质因数达到了90112，消光比约为15 dB。

为提高折射率传感中的灵敏度和品质因数，提出一种光栅辅助狭缝微环谐振器，该结构在狭缝微环的基础上引入光栅结构来实现不同波长处的类电磁诱导透明（EIT-like）效应，从而获得更高的灵敏度和品质因数。利用传递矩阵法建立嵌孔微环谐振器频谱计算和参数优化的数值模型。采用有限差分时域（FDTD）方法对所提器件结构的传输频谱和谐振腔的电场分布进行模拟仿真，并讨论器件结构参数的影响。结果表明：所提器件实现了EIT-like效应；在折射率传感应用中，所提器件的品质因素为35495，灵敏度高达360 nm/RIU（RIU为折射率单位），与参数相似的常规微环谐振器相比，灵敏度提高了270 nm/RIU；所提器件的灵敏度检测下限为2.3×10^-4 RIU。

为了提高光子晶体谐振腔的传感性能,提出了一种光子晶体纳米梁耦合光子晶体狭缝纳米梁腔的法诺谐振结构。在包含锥形孔的纳米梁腔中引入狭缝结构,获得了高局域化光场,进而产生了较强的光与物质相互作用,实现了灵敏度的提高。利用三维有限差分时域法进行模拟仿真,发现该结构的折射率传感器灵敏度高达897 nm/RIU,结构大小仅为21.4 μm×1.55 μm。同时,根据耦合模理论,阐述了法诺共振产生的机制,并定性地分析了该结构的传输特性随结构参数的变化。

为了使折射率传感器具有高品质因子和高灵敏度,提出一种基于槽型光波导的一维光子晶体微环谐振器。该结构中两种不同状态的光模式在不同的光路上相互干涉而产生Fano共振,这种非对称线型的结构能够获得更高的消光比和品质因子,在折射率传感方面也有更好的灵敏度。采用时域有限差分法对结构进行分析和模拟仿真。仿真结果表明,所提结构的品质因子达到30950,比传统微环谐振器提高4倍以上;消光比为29.08 dB,比传统微环谐振器高出16.89 dB。在折射率传感特性的分析中,所提结构的灵敏度达到344 nm/RIU,比传统微环谐振器提高3倍;灵敏度检测下限为1.4×10 -4 RIU。

为了优化微环谐振器的性能,提出了一种slot结构的反馈耦合波导微环谐振器。该结构通过在上下载型微环的基础上引入一个附加光场及采用slot波导来改善谐振器的性能参数。利用传输矩阵法分析了该改进型结构对相位、自由光谱范围及输出性能的影响,并用三维有限差分软件FDTD进行了模拟仿真。结果表明:基于微环谐振器的改进型结构的自由光谱范围由14.5 nm增大到了29 nm,消光比的绝对值从21 dB增大到了32 dB,有助于实现对应传感器件测量范围及灵敏度的提升。

基于线性干涉效应和环形谐振器,提出了一种二维光子晶体全光逻辑门的设计方法。通过在环形腔中引入光程差,产生相应的相位差,从而导致光波发生相长干涉或相消干涉,实现了或、与、异或、非、或非和与非等光学逻辑门。利用平面波展开法和时域有限差分法对逻辑器件进行模拟分析,对逻辑功能进行验证,结果表明:所设计的器件不仅物理尺寸小,而且透射率、对比度高,响应周期快,均在218 fs以内,在集成光学领域具有潜在的应用前景。

基于光子晶体谐振腔优越的选频特性,设计了一种八波长光子晶体波分复用器。利用平面波展开法得到了特定晶格排列和半径下光子晶体的能带结构,采用时域有限差分法分析了微腔耦合频率的变化规律,得出环形谐振器和微腔之间的共振耦合特性。该器件主要由4个光子晶体环形腔和8个尺寸不同的微腔组成,实现了1.37,1.39,1.42,1.44,1.50,1.51,1.53,1.55 μm等8个波长的波分解复用。结果表明,只通过调节微腔中心柱和外围介质柱的半径,就可以使8个波长从特定端口输出,且输出效率都可以达到97%以上。所设计的器件尺寸为23 μm×18 μm,具有物理尺寸小、耦合效率高等优点,在集成光学领域具有潜在的应用前景。