采用自由空间耦合的方法，激发双面金属包覆波导中的超高阶导模，通过在双面金属包覆介质波导的两个金属膜上加不同的电压，改变导波层铌酸锂的厚度和折射率，得到不同参数下的衰减全反射谱，从而验证超高阶导模的偏振不灵敏性及对导波层厚度和折射率十分灵敏的特殊性质，实验结果与理论相吻合。比较相同条件下反射率的变化，得到铝包覆波导的灵敏度要高于金包覆波导。所得结果对集成光电子器件的研制有一定的参考价值。

利用双面金属包覆波导在导模共振激发时对古斯-汉欣位移具有极大的增强效应来实现激光波长微小变化的监测.双面金属包覆波导由上层金膜、导波层和下层金膜组成.当导波层厚度为亚毫米尺度时，应用自由空间耦合技术使入射的激光以小角度入射，在满足相位匹配的条件下激发超高阶导模.理论研究表明，当波导的辐射损耗等于本征损耗时，反射光的侧向位移可达到数百微米，并且此时激发的超高阶导模对波长具有极强的色散能力.通过测量反射光的侧向位移可实现对激光波长变化的实时探测，且具有很高的灵敏度.同时,实验中探测信号只与光束位置相关，可有效避免因光源输出光强的波动带来的干扰.实验测量结果表明对激光波长在859nm附近的分辨率可达到0.2 pm.

利用双面金属包覆波导中的超高阶导模对导波层折射率极其敏感的特性, 提出一种新型的生物传感器。 与传统的表面等离子共振、泄漏波导以及反对称波导等消逝场生物传感器相比,该传感器的待测样品放置在 导波振荡场中,样品折射率的微小变化都将引起输出光强的极大改变,从而极大提高了传感器的灵敏度和分 辨率。初步的实验结果显示在现有噪声水平下至少能够分辨1ppm的葡萄糖溶度改变。预计该传感器将在环境监测、 食品安全、生物医学和疾病诊断等领域有着极其广泛的应用前景和巨大的市场潜力。

利用光频范围贵金属介电常量的虚部远小于其实部绝对值的特点,采用一阶微扰理论得到了对称金属包覆波导横电和横磁导模微扰传播常数的解析公式。针对金属包覆波导传输损耗大的缺陷,提出采用亚毫米尺度的超厚导波层来抑制传输损耗的新方法。微扰公式与精确数值解结果相符。

利用自由空间耦合技术,用超短脉冲激发亚毫米尺度对称金属包覆波导中的超高阶导模,提出一种脉冲展宽的新方法。由于超高阶导模的强色散性质,经过短距离的传输,即可使脉冲宽度迅速展宽。理论分析表明,1 ps的光脉冲在光波导中传输毫米量级距离后,脉冲展宽因子可达到1000倍。

提出了一种测量微小角位移的新方法,该法基于一种金属包覆波导结构,通过棱镜耦合激发空气导波层中的超高阶导模作为灵敏探针。当被测部件发生微小偏转时,空气层厚度和导模的有效折射率也因此改变,从而引起耦合光束的反射光强急剧变动,其变动幅度与部件的角位移量近似成正比关系。对传感的灵敏度进行了数值分析,结果表明导模的有效折射率是影响灵敏度的重要参量。采用一种类似悬臂梁的结构产生可控微小角位移,并以此对平均灵敏度进行了测算,得到的结果与理论预测值符合得较好(相对误差约为3%)。理论和实验结果表明,只要部件的偏转半径达到厘米量级,就可以实现分辨力达10-9 rad数量级的角位移传感。