提出了一种基于H形金属狭缝阵列的新型结构。利用该结构形成的法布里珀罗腔(FabryPerot, FP)来加强表面等离激元的耦合作用, 以获得一种双共振反射现象; 同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用时域有限差分法研究了该结构中狭缝长度、宽度、金膜厚度等参数对双共振反射现象的影响。研究发现, 双共振谷波长可由以上主要参数有效调控, 当竖直狭缝长度为150nm、水平狭缝长度为200nm、狭缝宽度为50nm、金膜厚度为300nm时, 该结构具有较好的双共振反射现象, 其灵敏度分别为590和1199nm/RIU。该发现为新一代高性能表面等离子共振传感器设计提供了理论参考。

采用时域有限差分法研究了内嵌镜像对称矩形腔长度、宽度及其位置对楔形金属狭缝阵列结构透射特性的影响。研究发现, 采用此结构形成的光子晶体结构所产生的能带可以调控禁带, 不仅在短波长范围存在明显的传输禁带, 而且在长波长范围具有较好的增强透射, 表明这种内嵌镜像对称矩形腔进一步破坏了类法布里-珀罗腔共振条件, 更有利于短波长范围表面等离激元能量局域在腔内, 同时提高长波长范围的透射率。矩形腔位置是影响传输禁带和透射特性的主要因素, 其越接近中心位置, 禁带越宽, 透射率越高; 矩形腔厚度主要影响禁带宽度, 厚度为140nm时, 禁带宽度可达236nm; 矩形腔长度主要影响透射特性, 长度为260nm时, 透射率可达95%。

在亚波长金属单狭缝聚焦结构的基础上，提出了一种易于集成加工的亚波长金属单狭缝填充金属条的超分辨率聚焦结构。采用时域有限差分法(FDTD)对该结构的聚焦特性进行了仿真分析。通过分析研究聚焦结构参数对焦效果的影响，获得了超衍射极限的聚焦光斑，该聚焦光斑的归一化光强I 为4.5、焦半径(FWHM)为300 nm(小于λ /2，λ =632.8 nm)。对于±10 nm 的尺寸与定位误差对结构的聚焦特性影响甚微。该模型聚焦结构的横向尺寸仅为2.0 μm ，适用于纳米光子学、集成光子电路等领域，具有较高的应用价值。

设计并优化了基于金属狭缝填充非线性材料的光分束器。利用时域有限差分法，数值模拟 850 nm TM波经填充非线性光学材料 InGaAsP的亚波长银薄膜狭缝结构的光分束特性，结果表明：仅仅通过调整金属狭缝宽度、数量或排列顺序，便可调制该光分束器输出端口数量或能量分布；改变入射光强，可动态调控输出端口数量。设计的七缝对称结构具有 1×5对称光分束特性。该器件具有动态可调、结构相对简单、输出端口较多等特点，在微纳光子集成和光通信中有潜在应用价值。

提出一种利用厚金属狭缝阵列耦合激发表面等离子激元制作非周期图形的纳米光刻模型.采用时域有限差分电磁场模拟仿真软件研究了厚金属狭缝阵列中表面等离子激元的激发、模式选择以及光刻胶中的光场分布.结果表明，通过优化厚金属狭缝阵列结构参量和匹配介质参量可有效抑制表面等离子激元在光栅狭缝出口处的发散，增加表面等离子激元的穿透深度，可获得高分辨率的较大曝光深度的周期和非周期纳米图形，可为纳米激光直写技术提供有益的借鉴.

利用时域有限差分方法,模拟了P偏振光高斯光束入射到金属银亚波长细缝与光栅结构的透射情况.由于表面等离子激元波的影响,对称光栅结构透射光呈现对称出射,而非对称结构可以实现小角度定方向的光束集束现象.借助公式推导法及Helmholtz互易定理,可设计出平行入射P偏振光的光束集束器件.由于高斯光束本身的发散性及近场分布的需要,针对高斯光束的器件在结构参量上缩小了12%.在对其他结构参量的优化的基础上,实现了针对633 nm高斯光束的对称出射及光束集束器件的设计.