利用四个平行耦合单环谐振器作为基本路由单元, 数值模拟了一种可路由三种信道波长的四端口光路由器.为了实现单模传输、低传输损耗以及微环波导和信道波导的相位匹配, 优化了基本路由单元的结构参量.给出了路由器的器件架构和设计方法, 计算了链路光谱、插入损耗、串扰等路由特性.在选定的三个信道波长(1 550、1 551.6、1 553.2 nm)下, 器件沿不同路径的插入损耗范围为0.02~0.6 dB, 器件串扰的范围为－23.41~－37.71 dB.与具有相同波导参量的基于交叉耦合双环谐振器的四端口光路由器相比, 该四端口光路由器在串扰和波长选择性方面略显不足, 但其使用的微环数量由8个降低为4个, 插入损耗由1.62 dB降低为0.02 dB.

采用两个对称相位发生器(PGC)同时取代两个传统3 dB耦合器，设计了一种新型宽光谱马赫曾德尔干涉仪(MZI)电光开关。利用给出的多元非线性最小均方优化算法，对PGC结构参数做了优化，补偿了由波长漂移造成的MZI电光区的模式相移漂移。在1550 nm中心波长下，所设计器件的电光区长度为5 mm，on和off状态下的驱动电压分别为0和±0.925 V。优化后器件的输出光谱可达250 nm (1430~1680 nm)，且在此光谱范围内，on状态的插入损耗小于5.91 dB，on和off状态间的消光比大于30 dB。在同等消光比水平要求下，该输出光谱范围约为传统MZI电光开关光谱范围(约为50 nm)的5倍，并近似为已报道的基于单个PGC非对称MZI电光开关光谱范围(约为85 nm)的3倍。所给出的宽光谱器件在光波分复用系统中任意波长信道的切换与路由方面具有较好的应用价值。

为了探索渡越辐射（TR）的时间特性，在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学条纹相机，在靶背表面法线方向测量了TR时间分辨成像光斑。实验测量结果显示：TR时间分辨成像光斑呈长条状，而辐射区域有发散角、有光强分布。 TR信号强而快，持续时间短，为ps量级，最先到达屏幕上。其他成分光辐射信号弱而慢，持续时间长，为ns量级，最后到达屏幕上。TR的时间特性能为鉴别和判断TR信号提供了新的依据。

设计了一种新型改进结构马赫-曾德尔干涉(MZI)电光开关,即在传统结构MZI电光开关中,使用一个相位发生器(PGC)取代一个3 dB耦合器。给出了改进器件的模型和工作原理,导出了振幅传输矩阵,分析了相移补偿原理和开关条件,优化了结构参数,模拟了传输功率、输出功率、输出频谱、插入损耗、串扰等特性。仿真结果表明,所设计器件的开关电压为2.445 V,开关时间为18.1 ps,拓展后的输出频谱为110 nm,工作波长在1492≤λ≤1602 nm范围内,器件的插入损耗小于2.24 dB,串扰小于-30 dB。设计结果与基于光束传播法(BPM)的Optiwave软件模拟结果吻合较好。

利用微扰理论给出“等效矩形波导法”，分析了费米型截面硅基聚合物阵列波导光栅的传输特性.模拟表明，波导的费米型截面将使阵列波导光栅的传输光谱产生漂移、并使串扰增大.为了消除光谱漂移、减小串扰、实现正常的解复用功能，对阵列波导光栅的结构参量进行了重新优化.结果表明，重新设计的费米型截面聚合物阵列波导光栅的光谱响应和串扰恢复到初始设计的聚合物矩形截面阵列波导光栅的水平.

为了消除单节电极定向耦合电光开关的工艺误差对器件性能的不良影响，应用耦合模理论、电光调制理论、保角变换及镜像法，优化设计了一种两节交替反相电极聚合物定向耦合电光开关.模拟结果表明，该器件具有良好的开关性能：在1 550 nm的工作波长下，器件耦合区的长度为4 753.5 μm，交叉态电压为1.22 V，直通态电压为2.65 V，插入损耗小于2.21 dB，串扰小于－30 dB.通过微调状态电压，可以很容易地消除工艺误差对器件性能产生的不良影响.本文方法的设计结果与光束传播法的仿真结果符合得很好.

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论，提出了一个完善合理的聚合物微环谐振器电光开关阵列模型.该器件由1条水平信道、N条竖直信道和N个微环构成，在微环上施加不同方式的驱动电压，可以实现N＋1条信道的开关功能.以1×8信道结构为例，在1 550 nm谐振波长下对该器件进行了优化设计和模拟分析.其结果是：微环波导芯的截面尺寸为1.7×1.7 μm2，波导芯与电极间的缓冲层厚度为2.5 μm，电极厚度为0.2 μm，微环半径为13.76 μm，微环与信道间的耦合间距为0.14 μm，输出光谱的3 dB带宽约为0.05 nm，开关电压约为12.6 V，插入损耗约为0.67~1.26 dB，串扰小于－20 dB，开关时间约为11.35 ps.

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论，提出一个聚合物串联耦合双环电光开关器件模型，在1.55 μm谐振波长下对该器件进行了模拟和优化.结果为：微环波导芯截面尺寸为1.6×1.6 μm2，波导芯与电极间的限制层厚度为1.6 μm，电极厚度为0.15 μm，微环半径为15.2 μm，微环与信道间的耦合间距为0.14 μm，微环与微环间的耦合间距为0.6 μm，输出光谱的3 dB带宽约为0.06 nm，开关电压约为6 V左右，插入损耗约为2.2 dB，串扰约为－20 dB.所设计的双环电光开关较单环型电光开关不仅输出光谱更加平坦陡峭，非谐振光更弱，而且开关电压更低.

为了解决传统Mach-Zehnder结构电光调制器的直流偏置电路设计复杂、温度变化导致的直流漂移和非线性失真等问题，基于点匹配法、耦合模理论和电光调制理论，设计了一种零偏压屏蔽电极Y型耦合器高速电光调制器。给出了器件模型、电场分布及输出光功率随外加电压的变化关系。通过引入有效调制电压，导出了低频和高频两种电信号调制下，输出光功率随响应时间的新型关系式。得到了电信号3 dB调制带宽、插入损耗及串扰的表达式。在1550 nm中心波长下，对器件进行了参数优化和性能模拟。结果表明，优化后器件的电光作用区长度约为0.8884 cm，半波电压降至1.104 V，电信号的3 dB调制带宽可达97 GHz。与光束传播法(BPM)计算结果的对比表明，本文给出的分析理论和设计方法具有较高的精度。

为降低制作公差对串扰的影响，应用点匹配法、耦合模理论和电光调制理论，优化设计了一种三节交替反相电极聚合物定向耦合电光开关。综合考虑电极覆盖区和非覆盖区波导的影响，导出了功率传输矩阵、输出光功率和传输光功率的新型表达式。并分析了状态电压、开关电压、输出功率、传输功率、插入损耗、串扰、输出波谱及制作公差等特性。模拟结果表明，当制作公差在-500～500 μm范围内时，通过微调状态电压，在中心波长下两个输出端口仍可分别实现小于-50和-60 dB的串扰。与光束传播法(BPM)模拟结果的对比表明，本文给出的分析理论和设计方法具有较高的精度。