基于表面等离子激元构造了一种边界耦合模式的金属-绝缘体-金属结构滤波器，该滤波器由两个斜对称矩形环谐振腔及波导管所组成，采用有限元法对该滤波器进行仿真计算和分析，得到它的磁场分布图和透射谱线图。结果表明，该滤波器在通带部分的透射率最高可达0.969，阻带部分的透射率最低接近为0，同时还具有通带与阻带较宽、透射谱线平滑的特点。调节结构参数可使得透射谱线图发生红移或蓝移的现象，设置特定的结构参数可以实现在保持第一通信窗口通过的状态下，对第二、三通信窗口的通断进行选择性控制的功能，因此，该滤波器可作为一种带通/带阻滤波器，在高密度集成电路和光纤通信中有着非常重要的应用。另外通过结构的改进并加入电光材料DAST实现了一种电光开关的功能。

钽铌酸钾(KTN)晶体具有很高的二次电光系数,响应速度快,因此可以作为高速电光开关的材料,能在较低电压下快速产生大的光束偏转角。但是 KTN 晶体的色散问题制约了其作为电光开关在宽光谱范围内的应用。探讨了外加电压、温度及波长对偏转特性的影响,发现同时调节电压和温度的方法可以平衡光束偏转角和色散,为KTN晶体用于宽波段光束偏转提供参考。

设计了由N+1条水平通道、N条竖直通道和2N个微环构成的电光开关阵列器件，并对其传输特性进行了分析.通过在列微环上加载不同的工作电压，实现相应通道的开关功能.以5×4通道8微环结构为例，取波导芯的宽度与厚度均为1.5 μm，波导芯与电极之间的限制层厚度为2.0 μm，电极厚度为0.05 μm，微环与通道之间的耦合距离为0.1 μm.当开关电压为8 V时，该器件的插入损耗在2.79~4.31 dB范围内，串扰在-20 dB以下，消光比在12.5 dB以上.

在传统的基于微环的电光开关结构中, 可通过设计不同微环与直波导间的位置来实现光通信的开关功能, 但其普遍存在开关电压过高的现象, 浪费资源。文章利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论, 应用传输矩阵理论方法, 提出了一种嵌套型双波导的微环谐振电光开关的器件模型, 在谐振波长为1 552 nm的情况下, 对该器件进行了仿真分析。仿真结果表明, 该器件模型具有非常小的开关电压(仅为1 V), 串扰 ＜-35 dB, 插入损耗＜4 dB, 时域响应总时间为5.33 ps, 其中微环的上升时间和下降时间仅为0.25 ps。所提出的电光开关结构具有开关电压低、响应时间短和频谱带宽大的特性, 能提高密集波分复用系统的性能。

提出了一种短脉冲间隔、子脉冲峰值功率高的脉冲组输出电光调Q激光器。以激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG晶体,谐振腔单次储能,控制Q开关台阶式多次开启,将单次抽运能量分多次调Q输出,实现短脉冲间隔脉冲组激光输出,为高重复频率、高峰值功率激光器提供研究思路。实验结果表明,用一组半环形激光二极管模块作为工作物质Nd∶YAG的抽运源,铌酸锂(LN)晶体作为Q开关,激光二极管模块单次抽运工作物质储能,台阶式开启Q开关,激光器在1~20 Hz频率范围内能够稳定运行,得到子脉冲间隔最小为100 ns的脉冲组输出,子脉冲频率在1.1~10.0 MHz范围内可调,子脉冲能量大于23 mJ,能量波动小于10%,单个脉冲宽度小于37 ns,子脉冲峰值功率接近1 MW,光-光转换效率为22.5%。

透明导电膜电光开关通过合理的结构设计可以实现高效的热管理，是一种理想的高平均功率开关器件。建立了透明导电薄膜电光开关的模型，采用优化的开关设计参数分析开关的时间特性和热效应。仿真结果表明,开关上升时间达到标称时间要求；在高平均功率负荷下，晶体温升所导致的退偏损耗对开关性能的影响很小。该构型的薄膜电极电光开关可以应用于重复频率运转下的高功率激光系统。

针对两节独立反相集总电极聚合物Y型耦合器电光开关响应速度慢的问题, 通过对该器件两节电光区的波导进行推挽极化, 设计了一种无偏置行波电极高速电光开关.为了获得低的驱动电压、良好的阻抗匹配和光波与微波间较小的折射率失配, 对电极参数做了设计和优化.通过对施加的方波开关信号做傅里叶变换并结合行波传输线理论, 给出了一种用于建模和表征器件高频响应的解析分析法.对该器件的数值计算结果表明, 在1 550 nm中心工作波长下, 其3 dB状态电压为0 V, 开关电压为2.68 V, 上分支状态电压和下分支状态电压分别为-1.34 V 和 +1.34 V,器件的插入损耗和串扰分别小于3.55和 -30 dB, 10%-90%上升时间和下降时间均为3.90 ps, 截止开关频率可达128.2 GHz.

利用两组串联五环谐振器以及它们与两信道波导的交叉耦合作用,优化设计并模拟了一种超低串扰2×2新型聚合物电光开关.为了表征器件的输出光功率特性,给出了器件结构、分析理论和相关公式.为了在下行端口（drop端口）得到箱型光谱响应以及极低的串扰和插入损耗,优化了微环谐振级数和耦合间距.对器件输出光功率和输出光谱的模拟分析结果显示,器件交叉和直通态间的切换电压为4 V,交叉和直通态下两端口间的串扰分别为－66 dB和－54.7 dB,插入损耗分别为2.34 dB和 0.24 dB.在1 GHz方波信号作用下,器件drop端口的上升和下降时间分别为15 ps和90 ps.由于聚合物微环的弯曲半径仅为19.45 μm,因此该器件具有超紧凑的尺寸,其长度和宽度仅为0.407 mm,约为马赫-曾德尔干涉仪或者定向耦合器等一般结构聚合物电光开关长度的1/10.依赖于小的封装尺寸和极低的串扰,该器件可以高密度地集成在光电子芯片上,在光片上网络中光信号的控制方面具有潜在的应用.

设计了一种基于crossbar电光开关网络的偏振结构广义无阻塞自由空间全光路由器，利用电光晶体开关作为入射光束的偏振控制器，偏振分束棱镜作为分束元件，提出自由空间2×2和3×3全光路由器的基本结构，能够实现自由空间2×2和3×3全光路由器的任意通道的广义无阻塞连接，并可以实现N×N全光路由器的拓展。这种自由空间全光路由器具有结构简单、插入损耗低、响应速度快、无阻塞等优点，可以实现实时可编程控制，适用于空天全光路由组网。对自由空间2×2全光路由器进行了实验验证，实现了2×2光互连，消光比达到27 dB，最大插入损耗约为0.73 dB。