为研究氧化限制结构孔径对940 nm垂直腔面发射激光器（VCSEL）特性的影响，制备了不同氧化孔径的940 nm VCSEL，并进行了测试分析。通过PICS3D软件对不同量子阱势垒材料的增益进行仿真计算，选取具有较高有源区材料增益的InGaAs/AlGaAs作为量子阱，并开展了增益-腔模失配设计。在设计优化的基础上，制备了6种氧化孔径的940 nm VCSEL，对其光电输出特性进行测试。结果表明：氧化孔径为4 μm的VCSEL，室温下斜率效率为0.93 W/A，最大功率转换效率为40.1%；氧化孔径为7 μm的VCSEL，室温下最大输出功率为12.24 mW；氧化孔径为2 μm的VCSEL，室温下最大基横模功率为2.67 mW。该器件在2 mA连续驱动电流下，在10~80 ℃的范围内均可实现边模抑制比大于45 dB的基横模输出。

理论分析了内部损耗、内量子效率对激光器输出功率的影响，并采用PICS3D软件对852 nm法布里-珀罗（FP）激光器进行综合优化设计。设计的器件具有小远场发散角、低内部损耗和高内量子效率等特点，并在大电流下能够实现稳定的高功率输出。实验制备了基横模852 nm FP激光器，内部损耗小于1 cm^-1，快轴发散角为42.3°，慢轴发散角为5.6°，未镀膜情况下的单边输出功率为115 mW。理论分析结果和实验结果表明，在增加波导层的厚度同时对波导层非掺杂可以降低载流子导致的光的吸收，减小激光器内部损耗。通过增大上覆盖层AlGaAs材料中的Al组分和掺杂浓度，可以有效地抑制载流子泄漏，确保激光器实现高内量子效率。

提出了一种基于石墨烯的中红外波段表面等离激元带阻滤波器结构。该结构由单层石墨烯周期性排列组成。数值仿真结果表明,石墨烯纳米带化学势的轻微改变会导致谐振波长的移动。此结构在中红外光谱范围内的敏感度达1100 nm/RIU,品质因数高达138,可用作高灵敏度的折射率传感器。

提出了一种复式晶格二维石墨烯等离子激元晶体结构, 该结构由包含4个石墨烯纳米盘的原胞周期性排列组成。通过有限元法迭代求解本征频率, 得到了石墨烯等离子激元晶体的能带结构和态密度。数值仿真结果表明, 所提出的结构存在完全光子带隙, 带隙宽度可达5.7 THz, 且其位置和带宽可以通过改变石墨烯的化学势来调谐。该结构可以应用在高密度表面等离子激元集成回路和等离激元片内交叉互联技术中。