设计了一种基于D形光子晶体光纤（PCF）的新型等离激元传感器，用于检测低折射率的微小变化，并通过有限元法（FEM）对其性能进行了数值分析。与传统D形PCF不同，本文提出在D形光纤截面处刻蚀C型凹槽通道，并涂覆Au层来激发等离激元。C形凹槽通道的设计可以增强纤芯的能量泄露以及光纤芯模和等离子体模的耦合强度。在Au层上方增覆一层TiO₂介电层，可以增强对金属层的保护和提高传感器的灵敏度，将PCF表面等离谐振（PCF-SPR）传感器的工作波长范围扩展到红外区域，仿真结果得到的最大灵敏度为24236 nm/RIU。该传感器可以有效监测低折射率的微小变化，对于生物医学和有机检测及相关应用具有潜在的价值。

设计一种基于anapole模式的高灵敏度传感器，由金属反射层、SiO2薄膜和开槽硅圆盘构成。利用硅纳米阵列中的anapole模式激发金属反射层以产生等离子体共振，通过模式匹配和相邻结构之间的耦合可以在周期性纳米结构中产生尖锐的共振峰。采用时域有限差分法对结构进行仿真分析，研究不同参数对传感器灵敏度的影响。仿真结果表明，纳米结构可以显著增强局部电场，同时降低能量的吸收率。利用圆偏振光可以在纳米结构周围实现自旋-轨道角动量的转换，有利于对神经递质等生物分子的传感。

研究了滤光片对非色散可见成像系统获取污染气体柱浓度的影响。分析了滤光片的中心波长与入射角度之间的关系,发现滤光片的中心波长随入射角度的增大向短波方向移动,当入射角度为40°时,滤光片的中心波长漂移17.4 nm。探讨了不同滤光片对信噪比(SNR)、线性响应及灵敏性的影响。研究结果表明,可通过延长曝光时间或叠加图片增大SNR;半峰全宽为10 nm的滤光片具有较好的灵敏性;0.9以上的线性响应系数表明,半峰全宽为40 nm的滤光片仍满足非色散成像系统解析污染气体柱浓度的理论条件;半峰全宽为10 nm的滤光片的检测下限最优,约为4.475×10 ¹⁶ molecule/cm ²,获取污染气体柱浓度的滤光片最佳半峰全宽取值范围为2~40 nm之间。基于半峰全宽为10 nm、中心波长为450 nm的滤光片对某钢铁厂烟囱的烟羽进行了测量,获得了烟羽中NO₂柱浓度的二维空间分布图。

本文提出了一种快速简单制备的双共振基底用于SERS检测, 该多层结构的纳米粒子间的区域表面等离子体以及光栅与介质间激发的表面等离子体极化激元产生耦合, 导致了区域电磁场的提高, 实现了SERS的增强。实验表明双共振基底的SERS强度可达到Au纳米粒子单共振SERS基底的10倍, 说明了双共振SERS基底具有很高的灵敏性。RSD结果表明双共振基底也具有非常好的重现性。