为了获得高功率、宽带宽及谱平坦的长波段掺铒光纤光源，基于2级双程芯泵浦，应用偏振复用技术实现泵浦瓦级供给，在泵浦总功率和光纤总长度都不变的情况下，数值分析了4种光源结构的输出特性受泵浦和光纤分配比例的影响。结果表明，4种结构基本都能工作于L波段（1 565 nm~1 610 nm），带宽受结构影响较小，但只有"双程后向+双程后向"结构可同时拥有高输出功率和高平坦度。其在总泵浦功率750 mW，第一级泵浦功率为300 mW，第二级泵浦功率为450 mW时，和光纤总长度21 m，第一级光纤长度为18 m，第二级光纤长度为3 m时，可实现输出功率314 mW，带宽32.41 nm，中心波长1 584.84 nm，平坦度2.23 dB的L波段超荧光光源。

提出一种基于超低折射率如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为衬底的大角度偏振无关蜂窝状空气孔型的二维硅基光子晶体宽带滤波器。结合色散关系和严格耦合波理论确定宽带工作区，分析了入射光垂直入射时硅膜厚度及空气孔径对器件性能的影响，得出适合于1.55 μm通信波长的一组优化参数，讨论了非垂直入射及偏振对器件性能的影响。结果表明，垂直入射时，可以得到透射率大于98%、110 nm以上的带宽；非垂直入射时，两偏振的共振带宽将随角度增加而减小，在入射角为18°时，透射率大于98%的共同带宽还能覆盖光通信的整个C波段(1525~1560 nm)。

利用光子晶体的自准直效应进行光束的控制, 实现了基于自准直效应的二维光子晶体1×4光复用器(OMUX)。在结构中放置两个腔长不同的马赫-曾德干涉仪, 利用光束干涉原理推导出光复用器各个出口的透射谱理论公式, 然后利用时域有限差分软件对其进行数值模拟。结果显示：模拟结果与理论分析一致, 实现了1×4光复用器的功能。当工作波长为1 550 nm时, OMUX的自由光谱区为34.1 nm, 覆盖了整个光通信C波段。由于结构大小只有40~35 μm, 并且有较高的输出功率, 该光复用器在光集成电路中有潜在的应用价值。

提出一种基于二维正方晶格光子晶体空气孔型高下路效率的环形谐振腔，通过压缩线缺陷波导的宽度实现单模有效控制，同时讨论内围光子晶体列数对传输场的影响，然后运用二维时域有限差分方法数值分析了耦合强度及环区局部折射率调制对下路效率、品质因子以及下路波长等参量的影响.结果表明：当波导宽度为0.7个晶格常量，耦合强度为0个晶格常量，在信道波长为1 528.1 nm时，下路效率为99%，品质因子Q为379；当耦合强度提高到1个晶格常量，下路波长稍微漂移为1 524.3 nm，品质因子显著提高到1 397，而下路效率下降为89%.同时，下路波长会随着环区折射率的增加呈线性红移.

设计了基于自准直效应的硅光子晶体TE模式1×3和1×2光下路分束器。1×3光下路分束器由4个分束镜组成，而1×2下路分束器由3个分束镜和1个反射镜组成。利用多光束干涉原理推导出光下路分束器各个出口的透射谱理论公式。通过选择合适的分束镜，可以得到不同分束比例的光下路分束器。对于1×3光下路分束器，设计了1∶1∶1和1∶2∶3两种分束比例；对于1×2光下路分束器，设计了1∶1和1∶2两种分束比例。再利用时域有限差分软件数值模拟了透射谱，其结果与理论设计一致。当下路波长为1550 nm时，1×3和1×2两种光下路分束器的大小均约为10 μm ×10 μm，自由光谱区为36 nm，覆盖了整个光通信C波段。

提出一种基于内全反射微环和光子晶体带隙相结合的混合结构空气孔型二维三角晶格光子晶体光分插滤波器，通过压缩及移位围绕线缺陷波导的上下两排光子晶体阵列，实现空气孔型线缺陷波导单模的有效调控，进而影响信道的下路效率，并且利用二维时域有限差分法系统分析不同波导宽度以及不同移位量δ时滤波器的下路效率。模拟计算表明，当波导宽度为0.83晶格常数，耦合强度为0个晶格常数，移位量为0.5个晶格常数，信道波长为1464 nm时，下路效率为-0.11 dB，品质因子Q为1100；当波导宽度为0.83晶格常数，耦合强度为1个晶格常数，移位量为0个晶格常数时，下路效率为-0.89 dB，品质因子Q为2100。

提出了一种基于二维光子晶体微环腔的新型光分叉复用器，并可以通过改变环区的硅介质柱的折射率实现波长调谐.运用经典的微环自由光谱范围FSR和微环半径R的关系，证实新型的光子晶体微环腔也满足该关系.利用二维时域有限差分法系统分析了下路信号波长及相应效率随折射率的变化关系.结果表明，只需改变环区折射率0.005，下路波长就可以漂移1 nm，而有效微环半径还不足1.4 μm.

基于自准直效应，通过在二维空气柱型光子晶体非对称Mach-Zehnder干涉仪长臂上设置传感区域，设计了一种自准直传感器.平面波展开法确定了入射光的自准直频率范围，时域有限差分法分析了传感器的灵敏度达到68 nm/RIU，采用单频光入射实现了传感模拟.该传感器完全依赖自准直导光，无需引入任何缺陷波导，大大降低了制作工艺要求，其大小只有十几个微米，能够满足超紧凑、高灵敏度、廉价和无标记的要求.

提出了一种第一段无泵浦、第二段前向泵浦和第三段后向泵浦的三段级联掺铒光纤超荧光光纤光源的新结构．数值分析了泵浦光波长、铒光纤长度以及泵浦比例对新结构性能的影响．结果表明可以找到一组适合制作成本低廉、输出功率高、谱平坦的长波段掺铒光纤超荧光光源．

提出一种基于FBG和光环形器的双向光分插/复用器(BOADM)结构,并给出两种实验结构.结果表明,该器件在通路间隔100 GHz时,异频串扰量-21.4 dB、同频串扰量-32 dB,均满足WDM系统传输要求.该BOADM采用单面EDFA结构,易于同其他设备连接,适应性较好,设备成本低,同时还具有潜在的自愈保护能力.