低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder，MZ)电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315V·cm，调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。

提出了一种基于双复合结构层(CSLs)的宽带太赫兹超材料吸收体,其中复合结构层I由4个不同的圆环金属结构组成,复合结构层II由4个不同的方形金属结构组成。采用时域有限差分法详细研究和讨论了吸收体的吸收谱线、磁场能量分布、表面电流分布,以及偏振角度和入射角度对吸收的影响。结果表明:该吸收体能够有效抑制高阶共振峰,特别是当太赫兹波正入射时,吸收率大于90%的吸收带宽可达0.722 THz,中心频率为2.041 THz。

在实验上提出将九个开口谐振环以第一个谐振环的开口方向为基准按照涡旋状的轨迹排布, 且依次将开口环逆时针扭转40°, 构成九聚物太赫兹超材料, 并在理论上系统研究了该超材料的传输特性。将原本只具有单一谐振模式的开口谐振环按照类似于低聚物的结构排布方式构成周期单元结构时, 利用结构末端引起的能量耦合来增强相邻谐振器间的能量耦合, 便会有更多的谐振模式产生, 最终实现偏振不敏感的效果。这种思路丰富了传统超材料离散结构的设计理念, 为太赫兹超材料功能器件, 如开关, 调制器和滤波器等的设计提供了一种新的参考方案。

设计加工了一种太赫兹超材料微流体传感器件, 利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)对其在太赫兹波段的传输、谐振及传感特性进行数值模拟。采用太赫兹时域光谱系统实验研究了偏振方向对传感器灵敏度的影响。实验结果表明, 当超材料谐振环开口方向与入射太赫兹波的偏振方向平行和垂直时, 折射率传感灵敏度可分别达到39.29 GHz/RIU和74.43 GHz/RIU。通过等效电路模型对该超材料器件的传输和谐振特性做了分析, 并进一步明确了其传感机制。该超材料器件可对微量液体(5 μl/mm2)实现芯片式的折射率传感, 具有较高的传感灵敏度, 在化学生物传感器的设计和制造领域具有潜在的应用前景。

采用折射率匹配耦合法，提出了一种偏振可调的单偏振单模太赫兹光纤。通过在纤芯设计非对称微结构来实现芯模x、y偏振模式的分裂；在包层空气孔中填充折射率匹配液来引入缺陷模式，通过调整液体折射率来分别实现它与芯模x、y偏振模式的匹配。结果表明，当液体折射率为1.288时，x偏振模式匹配。当入射光频率大于0.73 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以y偏振模式运转；当入射光频率为1 THz时，偏振损耗比达到最大值1020。当液体折射率为1.338时，y偏振模式匹配。当入射光频率在0.87~0.93 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以x偏振模式运转；当入射光频率为0.9 THz时，偏振损耗比达到最大值118。该设计实现了光纤单偏振运转模式的切换，具有宽带、可调、易于实现的特点。

将频域中常规卷积的定义推广到分数域中,得到了分数卷积的频域定义,给出了它的空域表达和光学实现装置,进行了计算机模拟实验。结果表明:分数卷积与常规卷积相比较其峰值降低,但对底座的展宽作用没有变化。此结论对完善分数傅里叶的知识体系具有重要的理论意义,同时为滤波器的设计提供一个新的理论指导。