对线偏振平面波垂直入射到亚微米金属膜圆孔阵列的透射谱进行了研究,优化结构参数后得到的最大透射率可达0.896,远大于圆孔阵列的孔填充比,突破了传统理论的预期。对金属膜圆孔阵列的电场分布、波导模式、相位特征及色散关系等进行了分析,研究了基于金属膜圆孔波导的异常透射机制。研究发现,表面Bloch波的存在使得金属膜圆孔阵列的上方形成了一套二维周期性的光晶格,并且光晶格的电场分布中心正好在金属膜圆孔部分的上方。当光晶格的电场模式与圆孔中的横向本征电场模式匹配时,将导致较大的耦合效率。如果电场模式沿着圆孔传播时满足相位匹配条件,就能保证圆孔中的光能从圆孔中有效地耦合出来,进而形成较大的透射率。该机制不但可以解释较厚的二维金属膜圆孔阵列的光频段异常透射现象,而且适用于太赫兹波段。如果在圆孔中填充大折射率介质,还可以实现波长远大于孔半径情况下的较大透射率。

提出了一种基于梯形介质光栅金属薄膜结构的折射率传感器。利用有限元方法,研究了不同光栅厚度、梯形参数以及不同折射率下待分析液体的反射谱线。对传感器结构参数进行优化,得到了传感器的角灵敏度。考虑由反射谱线共振峰的对称移动导致的角灵敏度加倍效应,当待分析液体折射率从1.33变化到1.34时,传感器角灵敏度可达845.23(°)/RIU(RIU为折射率单位);从1.34变化到1.35时,传感器角灵敏度可达1283.14(°)/RIU,并且该传感器具有更宽折射率范围的检测应用。梯形参数对传感器的角灵敏度起着决定性的作用,具有最大灵敏度的传感器结构能形成对比度最大的电场分布驻波结构。

采用自由基浓度起伏理论结合光镊集聚效应，理论研究了飞秒激光双光子加工的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系，考虑光镊效应对自由基分布范围的影响，得到了飞秒激光双光子加工线宽的表达式。研究了线宽随扫描速度与激光功率的变化关系，并讨论了不同光引发剂对线宽的影响。得到了以自由基浓度起伏为基础，并考虑光镊效应的双光子加工线宽表达式，该结果与实验结果相符。研究结果为飞秒激光双光子加工的研究提供了新的思路，为光镊集聚效应对线宽影响的实验研究提供了理论依据。

利用时域有限差分方法研究了亚波长金属波导TE波的传播特性和基于异常透射现象的干涉特性.对各种参量对驻波特性的影响及两列波导间的耦合特性进行了分析.研究发现, TE波在波导中传播时存在截止宽度, 如果波导宽度小于截止宽度, TE波在波导中不能传播; 如果波导宽度大于截止宽度, TE波的传播距离将随波导宽度变大而突然增加.当波导宽度达到或大于半波长时, TE波可以在波导中正常传播.金属波导的截止宽度与金属的吸收系数成正比.此外, 由于光在亚波长金属波导透射时的异常透射现象, 在亚波长金属波导中产生了TE波的干涉现象, 能形成驻波.

采用行波解法求解了将非线性偏振旋转控制机构作为强度滤波元件接入滤波控制光纤孤子系统的非线性薛定谔(NLS)方程,得到了近似形式的解析解,并得到了孤子振幅、中心位置、相位的演化方程,在此基础上研究了孤子系统的稳定性问题和孤子系统中由于滤波器带来的非孤子成份等问题.

本文采用行波解法求解了集总放大光纤孤子系统脉宽为皮秒量级含放大器增益的非线性薛定谔方程,得到了近似形式的解析解,并得到了孤子振幅、中心位置、相位的演化方程,在此基础上统一地研究了孤子传输的稳定性问题,得到了在集总放大光纤孤子系统中孤子能稳定传输的结论.