Fano共振效应拥有独特的局域场增强效果, 在表面增强相干反斯托克斯拉曼散射中, 不同波长局域场增强空间位置相同的结构结合Fano共振效应, 可以实现“混合频率共振模式”, 使得表面增强相干反斯托克斯拉曼散射总的增强因子得到大幅度提高。采用FDTD软件系统研究了对称的交叉蝴蝶结Au纳米结构的Fano共振效应, 该效应使得交叉蝴蝶结结构中心位置附近的电场强度得到大幅度的增强, 把该结构应用到表面增强相干反斯托克斯拉曼散射中, 可以使表面增强相干反斯托克斯拉曼散射信号的增强因子高达1013, 达到单分子检测的水平。

建立了SACM型In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As雪崩光电二极管(APD)的分析模型, 通过数值研究和理论分析设计出高性能的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As APD。器件设计中, 一方面添加了In0.52Al0.48As势垒层来阻挡接触层的少数载流子的扩散, 进而减小暗电流的产生;另一方面, 雪崩倍增区采用双层掺杂结构设计, 优化了器件倍增区的电场梯度分布。最后, 利用ATLAS软件较系统地研究并分析了雪崩倍增层、电荷层以及吸收层的掺杂水平和厚度对器件电场分布、击穿电压、IV特性和直流增益的影响。优化后APD的单位增益可以达到0.9 A/W, 在工作电压(0.9 Vb)下增益为23.4, 工作暗电流也仅是纳安级别(@0.9 Vb)。由于In0.52Al0.48As材料的电子与空穴的碰撞离化率比InP材料的差异更大, 因此器件的噪声因子也较低。

报道了激射波长为2.1 μm 的GaInSb/AlGaAsSb双量子阱激光器。通过优化外延结构设计和欧姆接触, 无镀膜的宽条激光器达到了9.8%的峰值功率转换效率, 这比原来的值提高了1.5倍, 室温下得到了615 mW的连续激射功率输出和1.5 W的脉冲激射功率输出。这些激光器的阈值电流密度低至126 A/cm2, 斜率效率高达0.3 W/A。通过测试不同腔长的激光器, 测得内损耗和内量子效率分别为6 cm-1和75.5%, 均比原有器件有很大提升。激光器在连续工作3 000 h后, 功率没有明显下降。

针对惯性约束聚变研究中高时间分辨测量的需求，详细分析并设计了一种新型的高时间分辨的全光扫描装置。该装置根据光生载流子效应、波导传输和棱镜色散原理，采用全光学元件，实现了全光器件的类条纹相机扫描功能。设计制作了具有棱镜结构和光偏转功能的全光扫描模块。以1053 nm激光为传输光，527 nm激光为泵浦光，完成了脉宽为8 ps的脉冲激光信号作用下的光偏转实验。从技术上验证了全光扫描技术的可行性。

在980 nm波长的大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的基础上制备了高输出功率的微小孔阵列半导体激光器,其最大输出光功率达到了1 mW。介绍了针对微小孔阵垂直腔面发射激光器的特殊制备工艺,并对其特性进行了分析。

在普通850 nm 垂直腔面发射激光器基础上制备出带有金属纳米颗粒结构的微小孔径垂直腔面发射激光器。当小孔和金属颗粒的直径分别为400 nm 和100 nm 时,其最大输出光功率达到0.5 mW。介绍了该器件的制备工艺,从实验和理论两方面验证了金属纳米颗粒结构激发局域表面等离子体,从而使输出光功率得到提高。

分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象。通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型, 并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析。结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长的光实现一定程度的选择透过性。当孔阵周期为450 nm, 中心缺陷孔径为400 nm, 孔阵中单个孔孔径为150 nm时, 980 nm波长光透过该孔阵时具有明显的透射增强效应, 并且距孔阵表面3 μm的远场光斑尺寸被局限在亚波长尺度(880 nm)。研究了使用聚焦离子束在金膜上制备孔阵的工艺, 成功研制了与设计尺寸一致的孔阵。这种孔阵可以集成在980 nm垂直腔面发射激光器上, 用于改善器件的远场光学特性。

利用时域有限差分法(FDTD)计算和分析了极小孔半导体激光器输出光端面附近的光场分布,指出小孔激光器近场区域光场分布的特点,讨论了小孔大小和金属厚度对光场分布和光源分辨率的影响,得到设计和制备极小孔半导体激光器的优化方法.