可调窄带滤波器是光学系统中的核心器件之一,在光信号处理、光学传感等领域中有广泛的应用价值。基于亚波长光栅结构,利用微流控技术,提出了一种新型可调控窄带滤波器的实现方法,通过调控微流体通道中流体的折射率,获得了大范围可调窄带滤波功能。采用严格模式理论对其光学性能进行了分析与模拟,数值结果表明,该器件波长调谐范围可达28 nm,其滤波带宽不大于0.03 nm,灵敏度S大于350 nm·RIU ^-1,品质因数Q高达50000,光学性能优异。另外,该新型器件具有结构简单、易于制作、调控简便等诸多优点,在生物传感、化学分析等领域具有广阔的应用前景。

可调控偏振分束器是一种新型光波导功能器件,对于提升集成光子系统性能或发展新应用有重要作用。采用多模干涉光波导结构,利用液晶的大双折射效应和高可调性能,提出了一种新型可调控偏振分束器。采用光束传输方法对偏振分束器的光学性能进行了模拟分析。结果表明,该偏振分束器不仅易于实现高的消光比和低的光损耗。对于横电(TE)模和横磁(TM)模偏振,其偏振消光比大于28.7 dB,光损耗小于0.024 dB,而且通过调控液晶晶轴的取向,可以动态调控TE模和TM模的输出端口。该器件结构简单,易于设计与制作,易于与其他光子器件进行集成,在集成光子系统中有着广阔的应用前景。

波导型可调控检偏器是集成光子系统中的核心元器件之一,其输出偏振态具有动态调控特性,在集成光子系统中具有重要的应用价值。提出了一种新型波导型可调控检偏器,该器件采用偏折倒脊型波导结构,利用液晶材料的各向异性和大双折射特性并基于电光效应实现对光束偏振态的调控,完成横电波和横磁波的可调控输出。采用光束传播法对所提器件的光学特性进行了模拟分析,模拟结果表明,该新型波导型可调控检偏器的消光比高达29.8 dB,光损耗仅为0.002 dB,且该器件对波长和制作工艺误差不敏感。所提器件具有动态调控简便、易于设计和制作、结构简单等诸多优点,在集成光子系统中具有广阔的应用前景。

有机聚合物脊形光波导的色散特性对聚合物光子学器件性能具有重要影响。本文利用标量变分理论计算脊形光波导的有效折射率, 其用到的近似光场分布运用变分有效折射率法获得。考虑折射率分布的横向变化, 基于导模满足的矢量波动方程, 利用微扰法对标量变分理论所得有效折射率进行偏振修正, 求得精度更高的色散特性。对聚合物多模脊形光波导基模和高阶模的色散特性进行分析, 研究了波导结构参数对色散特性的影响, 分析了单模波导TM、TE基模的偏振色散特性。研究结果表明, 运用本征方程分析TM模的色散特性误差大, 必须加以修正; 而对于TE模, 其误差相对较小。

微流体光波导器件是一种基于微流体调控的新型光学功能器件，在生物医学和环境监测等领域中具有广阔的应用前景。介绍了微流体光波导器件的基本结构，分析了微流体光波导器件的工作原理，阐述了微流体光波导器件的研究现状，并指出了其发展趋势。

可调微透镜在成像、微流体传感和自适应光学等诸多领域具有新的广阔应用前景。建立了聚合物微透镜在热效应作用下的焦距调控过程的物理模型，并采用有限元法对该调控过程进行了模拟分析，获得了微透镜在不同温度条件下的温度分布、热形变以及焦距变化。研究结果表明，对于具有较大热光系数的聚合物微透镜，在温差变化较大的情况下，其热光效应对可调微透镜的光学性能影响十分明显，因而在设计和制作时不仅要考虑热膨胀效应的影响，而且要考虑热光效应的影响。

变焦微透镜是一种新型的微光学元件，在诸多领域有着广阔的应用前景。基于折射率调控原理，提出了一种新型的可变双焦微透镜的实现方法。利用有限元方法，对可变双焦微透镜的调控全过程进行了数值模拟，具体包括电场空间分布、折射率空间分布以及光场空间分布。数值模拟表明，在不同调控电压下，可变双焦微透镜的焦点位置能够实现有效调控。这种微透镜具有结构简单、工艺制作简便、易于实现阵列型结构和易于与其它光子器件进行集成等特点，能够实现快速变焦调控，且不存在偏振依赖性。

可调液晶微透镜是一种基于电光效应来改变其折射率空间分布的新型变焦微透镜，在微光学系统和微光机电系统中具有广阔的应用前景。简要介绍了可调液晶微透镜的基本结构，分析了其焦距调控的工作原理。阐述了可调液晶微透镜的研究现状，并指出了可调液晶微透镜研究的发展趋势。

利用变分有效折射率法计算了TE基模和高阶模的光场分布，计算结果表明，该方法计算量小，精度高，为聚合物集成光电子器件中脊形光波导的理论分析与优化设计提供了简单高效的途径。利用有限差分束传播法对Mach-Zehnder波导的传播及损耗特性进行了理论分析，得到了不同Y分支角、波导宽度、波导间距时波导传输功率与距离的关系，优化得到的结构参数为：Y分支角1.1°，脊宽5 μｍ，波导间距20 μｍ。

A novel tunable optical power splitter, with a Y-branch waveguide based on the total internal reflection and a microprism with tunable index refraction, is presented. Numerical simulation of its optical performance shows that a high dynamic range, low optical loss, and relatively low wavelength-dependence can be achieved. This component offers numerous advantages such as ease for fabrication, low cost, and compact size, which are very useful for potential application in integrated optical devices.