针对金属表面等离激元光镊热损耗问题, 设计了一种硅基双纳米柱加纳米环的光镊结构.通过有限元仿真在1 064 nm入射光场下计算了三种不同硅基纳米结构(硅基纳米球、纳米柱、纳米环)的场增强效果.利用硅基纳米结构光学共振机理, 设计了一种电场增强倍数达到7.39倍的硅基双纳米柱光镊结构.在此基础上, 增加纳米环使光镊结构的环中心与双纳米柱间隙产生光学共振耦合现象, 得到的电场增强倍数高达11.9倍, 形成了稳定的光学势阱.最后采用麦克斯韦应力张量法对硅基光镊中不同直径的聚苯乙烯小球进行了捕获分析, 并在x、y、z方向上计算分析了直径为25 nm的聚苯乙烯小球在不同位置的捕获力、捕获势能以及捕获刚度.设计的硅基纳米双圆柱加纳米环的光镊结构能够对聚苯乙烯小球起到良好的捕获效果.

针对金属纳米光镊结构进行捕获时存在的光热效应问题,设计了一种硅基双纳米球的光镊结构。采用基于三维频域有限元的算法,对比分析了硅基双纳米球与金基双纳米球结构的增强场分布以及在对聚苯乙烯颗粒捕获势能相同条件下的热效应,发现硅基结构具有发热小、在高光场强度下捕获稳定性好的优点。对所设计的硅基双纳米球结构对聚苯乙烯颗粒的捕获特性进行模拟分析,在稳态场下研究了不同直径颗粒在不同位置受到的捕获力情况。研究结果表明,硅基纳米光镊结构在对微粒进行稳定捕获的同时可有效降低结构热效应带来的影响。

本文利用数值模拟的方法研究了两种不同的非对称领结型纳米孔结构的光学特性。对于偏置间隙的领结型纳米孔,其基模共振与孔的周长呈线性关系。并且,不同的间隙尺寸对间隙偏置的敏感度不同。对于间隙的一边的结构发生变化的领结型纳米孔,基模共振可以通过改变单个几何参量（剩余部分的高度h2）进行线性调制。另外,研究中还观察到了类Fabry-Perot共振的共振峰分裂。我们在这项工作中提出的这两种打破领结型纳米孔的对称性的方法可以灵活地对领结型纳米孔结构的共振进行操控。

为了测试在冲击波或爆轰波作用下各种材料样品的自由面速度随时间变化的过程，提出了一种利用法布里－珀罗(F－P)光学共振腔的选频特性进行多普勒频移绝对量的检测来连续测量飞片运动速度的方法，建立了一套基于此方法的测量装置，并利用金属箔电爆炸驱动聚酰亚胺薄膜飞片装置对所研制的F－P干涉测速仪进行了原理性实验验证。利用所研制的F－P干涉测速仪测量了飞片速度在60ns的时间内由静止加速到大于3km／s的速度的全过程，测量数据的不确定度小于5%。与其它激光测速装置相比，该干涉仪具有体积小、结构简单紧凑和成本低的特点，在爆轰物理与冲击波物理实验研究中具有较好的应用前景。

本文分析了共振反射器系统的调制特性,重点分析了简并型共振反射器的各区段光程间的偏差对频率调制的影响,以及各光学面相对不平行产生的空间调制,从而提出了对共振反射器的高精度设计要求及其解决方法。对非简并型共振反射器也作了讨论。