研究了一种石墨烯-V型槽混杂等离激元波导，分析了系统几何参数和石墨烯化学势对该混杂结构所支持的基态混杂等离激元模式特性的影响。通过增加凹槽尺寸和减小石墨烯化学势可以有效地压缩混杂模式的有效面积，与无凹槽结构相比，所提结构的有效模场面积降低了2个数量级，虽然其传输距离变短，但是品质因子（FoM）提高了34.5%~88.5%。分析了2个并排放置的石墨烯-V型槽混杂等离激元波导之间的串扰，通过优化几何尺寸和调节石墨烯化学势，两波导之间无串扰的最小距离可以减小到22 μm。本研究将为动态可调的太赫兹亚波长波导的研制和性能优化提供理论参考。

针对光载无线通信(RoF)系统对高增益、小型化光接收模块(ROSA)的需求, 基于混合集成技术, 设计并制作了一种高增益的四通道ROSA器件, 尺寸为20.0mm×14.0mm×5.9mm。模块内集成了低噪声放大器(LNA)芯片以提高射频信号增益, 建立了射频信号传输电路, 并对器件特性进行了仿真分析。经测试, 器件的射频信号增益达14dB, -3dB带宽为23GHz, 在1550nm波长的入射光下, 器件的响应度为0.81A/W, 相邻信道之间的射频信号串扰小于-40dB。该模块对于减小RoF系统的体积和功耗具有重要意义。

设计了一种基于异质结构的低串扰3-LP模12芯光纤,纤芯采用异质无沟槽辅助的环形折射率分布,结构简单且能增大纤芯的有效模场面积。利用COMSOL软件分析了异质纤芯的芯间串扰、有效模场面积等性能,结果表明,异质纤芯LP01,LP11,LP21模的芯间串扰分别低于-0.78,-0.66,-0.4 dB/km,有效模场面积分别为150,166,200 μm 2。使用方点阵型纤芯排布方式,可实现包层直径约为213.8 μm、相对纤芯复用因子为26.9的低串扰3-LP模12芯光纤设计,为通信容量的升级扩容提供器件支持。

为解决传统柱透镜自由立体投影显示中像差和视几何引起的串扰和视点数受限问题, 基于回归反射, 提出了一种棱镜反射光栅自由立体投影显示方法。通过分析其3D成像的原理, 对棱镜反射光栅自由立体投影显示进行仿真, 发现该方法在水平视宽相同的条件下, 视场照度是柱透镜光栅投影的10倍, 而其串扰比是柱透镜光栅投影的1/5, 且不存在次视区。制作了棱镜反射光栅屏, 并搭建系统进行实验, 验证了棱镜反射光栅自由立体投影显示方案的可行性。

为从波长信道中实现信号优良的选择性输出，设计了带有光子晶体U-型谐振器(PCUR)的反射式分束器结构。利用时域有限差分(FDTD)方法研究了其结构电磁波功率分束特性。设计的4 种对称结构可用于输入波长的功率二等均分，在第三通信窗口都具有传输率高的特性；设计的5 种的非对称结构具有峰值波长信号串扰弱的特性。根据设计需求，在带有3×2 PCUR 的对称结构中分别调整其结构的两PCURs 的散射介质柱半径，或其内部介质柱半径，能设计出不同信道波长间隔的高传输率分束器。研究表明：这些微型波长分束器件具有波长选择性优良、设计灵活、峰值波长处串扰弱等优点。在低损耗光路集成设计、波长密集型光通信系统设计等方面存在潜在应用价值。

当前光通信网络正朝着大规模、大容量的方向迅速发展，传输带宽所面临的巨大增长压力对通信光纤提出了更高的要求。在此背景下，基于空分复用的多芯光纤充分利用了空间维度，可以有效解决传统单模光纤的理论传输容量极限导致的容量紧缩问题，而大容量传输系统要求多芯光纤具有低串扰大模场面积的光学特性。通过采用光束传输法和有限元法模拟仿真了多芯光纤中各结构参量对芯间串扰和有效模场面积的影响，并利用两种不同参数的多芯光纤进行了实验验证，对芯间距、纤芯/沟道的尺寸和折射率进行了优化，在理论上完成了串扰小于-45 dB、模场面积大于130 μm2多芯光纤的设计。

系统地研究了带有掺氟下陷层的多芯光纤中不同下陷结构参数对串扰特性及模场面积的影响。研究表明，通过调整下陷层的结构参数，在不牺牲低串扰特性的前提下，这种多芯光纤可以实现大的有效面积。另外，详细讨论了下陷层的结构参数对光纤色散及色散斜率的影响，并针对光纤色散问题在实验上得到了验证。分析表明这种低串扰、大有效面积掺氟下陷层多芯光纤在大容量、高功率光纤通信系统中具有重要的潜在应用价值。

为提高三维显示器的性能, 提出了一种动态单像素液晶透镜方法。通过对液晶透镜进行结构建模仿真并根据三维显示技术的光学原理, 对像素光源发散角以及液晶内部折射率分布对三维显示的性能影响进行了分析。通过实验结果的对比, 发现光源的发散角度对单像素立体显示器的性能有很大影响。通过优化相关参数, 可以使自由立体显示系统实现高分辨率和低串扰, 改善自由立体显示的性能。