为了降低太赫兹波传输的损耗, 研究了波纹波导中传输太赫兹波时的损耗特性, 得到波纹波导的衰减常数的理论计算公式, 在数值计算基础上设计了220 GHz低损耗波纹波导, 并通过电磁仿真对数值计算结果进行验证, HE11模式实现了仿真与理论结果的相互吻合。

太赫兹波在基模波导中传输的欧姆损耗很大，因此在传输太赫兹波时经常采用过模传输的方式来降低传输损耗。但采用过模传输，会引起波导中传输模式的变化，因此如何保证传输中的模式稳定是过模传输中的重要问题。本文采用仿真与实验的方法，对220 GHz 圆传输波导中的圆波导半径渐变情况下的模式稳定性进行了研究。结果表明，适当延长渐变波导长度，可以抑制模式耦合，保持单模传输。

为了研究调谐过程中外腔半导体激光器的模稳定性, 采用多光束干涉理论推导Littrow结构外腔半导体激光器的腔增益, 并模拟其模结构。分析了光栅面和转臂不在同一平面的情形下, 在光栅转动调谐时, 通过匹配光栅的反馈波长变化率与外腔波长变化率, 推导出最佳的初始外腔长度, 并研究了动态模稳定(无跳模调谐)的范围; 采用严格的耦合理论和光线变换矩阵分析了准直(耦合)透镜的位置对系统后向耦合效率的影响。结果表明, 系统后向耦合效率最大可达99%, 极大地压窄了中心波长为780nm半导体激光器的线宽, 外腔半导体激光器的理论线宽为未加外腔时的0.96%, 动态模稳定范围可达6.8nm。

利用沿谐振腔体的一维数值模型着重研究了采用纳米压印技术制作的λ/4相移光栅分布反馈半导体激光器(QPS-DFB-LD)的光谱特性对谐振腔体参数的依赖性。通过将理论计算的结果与实测光谱对照，抽取了用于理论计算的QPS-DFB-LD模型参数。计算结果表明，相移区对中心位置的偏离量较小时(不超过10%)不会对器件的光谱特性造成很大影响，而仅仅是带来微小的蓝移和边模抑制比(SMSR)的变化。而当相移区对中心位置的偏离实际存在时，距离相移区较近的一端光输出功率增大而另一端光输出功率减小，并且距离相移区较近的一端输出光谱SMSR略高。器件两端蒸镀减反膜后所残留的反射率仍会使激射模在一定范围内产生漂移，并使其SMSR产生一定程度上的劣化。