基于金属/介质/金属(MIM)波导，提出了一种两侧含有双环、四环谐振腔的等离激元波导滤波结构，采用电磁仿真计算了其电磁传输特性，通过场分布分析了透射谱中通带和谷值产生的物理机理。仿真结果表明该结构可实现等离激元诱导透明(PIT)，通过改变谐振腔的有效半径，可调节PIT窗口的位置、带宽和慢光效应。计算结果显示在双环和四环谐振结构的PIT窗口，可以实现0.148和0.358ps的信号延迟。这一特性在可调滤波器件、光存储器件和集成光子器件设计上具有潜在应用价值。

相比于传统振动传感器,光纤光栅传感器具有响应快、带宽宽的优点,其中的解调部分是影响整体检测速率的一个关键因素。使用光纤光栅传感器可以对物体的振动进行检测,本文通过将一组光纤光栅固定在一根空芯铁管上,对铁管进行敲击实现振动环境的模拟。作为对比,解调部分分别使用bayspec的光纤光栅解调模块和研制的基于宽带锯齿形滤波器的光纤光栅解调器,以解调出振动信号,并对结果进行分析。两者都可检测出振动的幅度,但基于宽带锯齿形滤波器的光纤光栅解调器的响应频率可达200 kHz, 能实现高速振动信号的检测。

为了提高光纤弯曲传感器的灵敏度, 增大线性范围, 降低成本, 本文提出一种基于深度神经网络分类塑料光纤弯曲角度及方向的方法。使用进行侧抛增敏处理的塑料光纤, 在光纤输出端采集不同弯曲角度的散斑图。制作了包含五类弯曲角度的数据集一以及包含七类弯曲角度的数据集二, 在预处理图像数据之后, 利用多层卷积神经网络对散斑图像进行卷积和池化处理, 得到散斑图像的特征图, softmax分类器用来得到分类准确率, 最后对两种不同卷积神经网络模型的分类效果进行对比。结果显示: 数据集一光纤弯曲的角度间隔为5°时分类准确率达到了96%, 理论和实际分析结果表明该方案识别率较高, 基于该方法有望实现一种简单、高效的光纤弯曲传感器。

搭建实验平台,把26个字母的图像传入光纤,并在输出端采集散斑图。把散斑图展开到HSV色彩空间中,单使用V分量进行分类能达到不错的分类准确率,且能缩减训练时长。在预处理后,分别使用具有不同层数卷积结构的神经网络、卷积神经网络和支持向量机(CNN+SVM)算法、SVM算法对散斑图进行分类。测试结果发现,使用4420张散斑图作为训练集,3层卷积结构的神经网络的识别准确率为88%,4层卷积结构的神经网络的识别准确率为95%,CNN+SVM算法的识别准确率为98%,而SVM算法的识别准确率达到了100%。实验结果表明,把机器学习算法应用在光信号上,同样可以对多模光纤散斑图进行分类,当图像特征相对明显时,直接使用SVM算法对光纤输出散斑进行识别,可以大大提升多模光纤输出散斑图的识别准确率。

本文在介绍表面等离子波导基本理论的基础上, 主要对表面等离子波导的若干应用进行综述, 包括基于表面等离子波导实现的光学和微波频段的慢波效应、类电磁感应透明现象、可调滤波器, 以及通过对电磁波绕射而实现的隐身效应等。最后指出该领域存在的问题与挑战, 并对今后的发展趋势进行了展望。分析认为, 通过引入增益介质、采用超导材料等方法降低表面等离子波导材料的损耗、减少工艺制作的难度是今后亟待解决的问题。

光纤化学传感器作为传感器的一个重要分支, 结合了化学和光学的相关技术, 将化学制膜、 光纤技术以及化学分析中的分光光度法、 拉曼光谱、 荧光光谱、 折射率检测等方法相融合, 以其微型化, 抗电磁干扰, 传输信息量大, 拥有自身参比等特点不断向前发展。简要综述了光纤化学传感技术研究近况和未来的发展趋势。重点对光纤pH化学传感器、 光纤离子化学传感器和光纤气体化学传感器进行了介绍。简要分析了常见的敏感膜制备方法如化学键合法和溶胶凝胶(sol-gel)等方法。新型光纤——微结构光纤的出现为光纤化学传感器开辟了新的发展方向。由于其具有大的内表面积, 结构设计灵活多样, 光纤内部提供感应场所等特点, 快速度成为光纤化学传感器的重要发展方向和研究热点。对微结构光纤衍生而来的新型光纤化学传感器进行了详细评述, 最后对光纤化学传感器的未来进行展望。

采用稳态相位法研究了正折射率材料/各向异性特异材料/金属三明治结构反射波的Goos-Hanchen(GH)位移.分别给出了在第一界面处发生全反射和部分反射情况下GH位移的解析表达式，并分析了含有4种不同类型特异材料三明治结构反射波产生GH位移的条件及GH位移的正负情况.通过数值计算系统研究了各向异性特异材料的光轴与界面的夹角α、入射角φ以及特异材料厚度d对GH位移的影响，计算结果与理论分析有很好的吻合.通过对特异材料结构中GH位移的研究，将有利于特异材料在微波或光学系统中的应用.

将负折射率介质层(NRIDL)引入到微腔有机电致发光器件(MOLEDs)中，设计了新型的微腔器件。利用传输矩阵法对此器件的反射率大小、器件厚度对发射峰的影响以及电致发光(EL)光谱性质进行了分析和讨论。结果表明：与普通微腔器件相比，新型微腔器件的谱线宽度显著窄化，峰值强度明显增强，并且受腔体长度的影响较小。这些结果为进一步提高微腔器件的发光色纯度、薄化器件厚度提供了新方法。

将负折射率介质引入到微腔有机电致发光器件(MOLED)中,利用传输矩阵法对这种器件的反射率大小、入射角度特性、器件厚度对发射峰的影响以及电致发光(EL)光谱性质进行了分析和讨论。结果表明,与普通的均由正折射率介质构成的MOLED相比,新型微腔器件的入射角度特性和EL谱均优于普通微腔器件,并且发射谱受器件厚度的影响很小。因此这种微腔器件的厚度可以做的很薄,有利于薄膜器件的进一步优化。

通过左右手复合传输线(CRLHTLs)实现了一维的特异材料(Metamaterials)，基于Metamaterials单元构成了光子晶体，并分析、测试了其传输特性.实验结果表明，由特异材料构成的一维光子晶体具有Bragg带隙和等效的单负带隙.当晶格尺度同比例改变时，等效的单负带隙基本上不发生移动，并且带边分别由零平均介电常数ε=0和零平均磁导率μ=0决定.零平均折射率(zero-n)带隙和零有效相位(zero-φeff)带隙可以理解为一种等效的单负带隙.对由Metamaterials构成的一维光子晶体传输特性的研究，有助于Metamaterials在射频／微波电路和仪器中的应用.