基于光子晶体非线性效应和线性干涉效应设计了全光异或、非和与逻辑门。应用反演定理拆分较复杂逻辑表达式，通过级联组合设计了全光或非门和四输入与门逻辑器件。本文利用时域有限差分法进行仿真模拟计算，对非线性环形腔的耦合特性进行了分析，然后在信号波长为1.47 μm条件下设计了上述逻辑器件，且通过可扩展输入端可设计出更多输入的器件。分析了信号功率对四输入与逻辑器件逻辑功能的影响。结果表明信号光源功率在1.1 W/μm²到3.4 W/μm²之间时，输出端的逻辑对比度均大于10 dB。所设计器件响应时间最短仅1.6 ps，占用面积小，易于扩展与集成，在光处理系统和集成光路中有较大应用前景。

将一个808 nm宽发射区半导体激光器应用于纵模选择束腰劈裂偏振合束外腔中，实现了高光束质量、高亮度和窄线宽的激光输出。所获激光输出功率为5.08 W，快慢轴光束质量M²=1.85×18.2，慢轴光束质量较自由运转激光器提高48%，输出激光亮度B=22.74 MW·cm^-2·sr^-1，是原激光器自由运转的1.3倍。所获激光光谱线宽为0.47 nm，压缩至原激光器自由运转的光谱宽度的0.14。

如今，人们对研究耦合腔面发射激光器结构的兴趣逐渐增加。这种结构通过向主腔施加调制电的同时向每个反馈腔施加直流电来实现带宽提升。然而，单独驱动主腔对器件性能的影响尚未得到深入研究。为了更全面地了解耦合腔激光器，我们设计并制备了边长为30 μm×30 μm的方形横向耦合腔VCSEL，并研究了在方形横向耦合腔中单独驱动主腔时器件性能的变化。室温下，-3 dB带宽达30.1 GHz，在非归零调制下，在背对背传输速率40 Gbit/s时获得清晰的眼图，相对强度噪声值为-160 dB/Hz。证明了反馈腔在不加驱动的条件下仍会对主腔的性能提供正向作用。设计的TCC-VCSEL器件只需要一个电源驱动，使其适用于高密度集成，为封装集成应用提供了新的思路。

可见光通信（VLC）技术巧妙地融合了通信和照明或显示功能，为通信提供了高效便捷的方案。有机电致发光器件（OLED）作为最接近自然阳光的人造光源，在可见光通信系统的发射端展现出巨大的应用潜力。然而，受制于有机发光染料激子辐射复合速率较慢的限制，OLED在高频信号激励时响应速度较慢。为了克服这一限制，我们提出利用微腔结构，旨在通过微腔效应增强有机发光分子的自发辐射速率，从而改善器件的频率响应。研究结果表明，特定腔长的光学微腔引发的Purcell效应能够提升特定波长的光子态密度，从而加速其自发辐射速率。这种增强效应成功地将调制带宽从4 kHz提高到7 kHz，拓展了近75%的响应频率范围。

光学频率梳（简称光频梳）作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术（WDM）、空分复用技术结合（SDM），通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率，在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重要的应用价值。目前实现光频梳的方法主要有以下四种，分别为基于锁模激光器产生飞秒光频梳、基于光学微腔产生光频梳、基于电光调制器产生光频梳以及基于行波四波混频产生光频梳。它们各具特点，但均很难同时实现宽光谱、高信噪比、高平坦度、高的单梳齿功率以及梳齿频率间隔大范围可调，这在一定程度上影响了光频梳在光通信领域的应用。本文提出基于受激布里渊激光腔产生种子梳，采用腔外负色散光纤进行脉冲压缩，进一步利用色散调控的高非线性氟碲酸盐光纤进行扩谱，从而实现光频梳产生。数值计算结果表明，通过该系统，我们可以得到重复频率大范围可调、光谱覆盖整个O-U波段且在O-U波段梳齿强度标准差小于5 dB的平坦光频梳，证明了通过基于布里渊激光腔与色散调控高非线性氟碲酸盐光纤的光学系统产生可用于光通信的平坦光频梳的可行性。