中红外(2.5 μm~25 μm)波段包含许多重要的原子和分子共振峰，因此中红外超连续谱广泛应用于生物医学、光谱学和环境科学等领域。碲化镉(cadmium telluride, CdTe)在中红外波段具有超宽的透射光谱范围0.86 μm~25 μm，同时CdTe具有较大的三阶非线性系数，是实现中红外超连续谱的理想材料。本文设计并加工了一种基于CdTe为芯层、低折射率介质硫化镉为缓冲层、硅为衬底的波导。采用广义非线性薛定谔方程仿真了该波导以中心波长为5.5 μm中红外激光作为泵浦，能够实现4.1 μm~9.7 μm的超连续谱输出。实验中通过湿法刻蚀制作CdTe多晶波导，并采用中心波长为1030 nm，脉冲宽度为250 fs的激光器作为泵浦源，观察到在波导中发生明显的自相位调制而产生的光谱展宽。该工作为CdTe集成波导应用于中红外超连续谱及中红外波段的片上光学器件提供了新的可能。

提出了一种适用于太赫兹频段、长距离传输的阶梯式宽带传输线。将2个基片集成波导（substrate integrated waveguide, SIW）分别置于一个矩形波导两端并分别呈直角转接，整个结构组成一级阶梯形状以实现波导口的空间位置平移。通过在矩形波导两端使用耦合窗的方法完成空气与基片介质之间无模式转换的转接。所提出的阶梯式传输线不仅能够承载宽带太赫兹波传输，而且能够实现传输线入口和出口的波场出射方向不变。仿真结果表明，在从SIW到矩形波导再到SIW的结构中，波导具有良好的传输性能，其中在WR-4.3波段，传输的相对带宽为54%，S11参数值小于−10 dB，传输线插入损耗在190～230 GHz频率范围内小于1.2 dB。因此，所提出的传输线可用于太赫兹波的远距离传输，并为解决太赫兹多站成像系统中的器件尺寸与波长级的成像中心距离之间的矛盾提供了参考。

针对平衡滤波器小型化和高选择的应用需求，提出两种新型的多层双模基片集成波导平衡带通滤波器。首先详细分析了基于平衡端口馈电的双模基片集成波导谐振器的特性；然后根据谐振模式分布特性，设计了一种输入输出馈线同时在上层双模谐振器上的四阶平衡带通滤波器，下层双模谐振器通过十字交叉槽线结构与上层谐振器耦合，可以实现三个传输零点；又提出一种输入和输出馈线分别在上层和下层双模谐振器上的四阶平衡带通滤波器，上层和下层谐振器通过一个槽线进行耦合，可以实现两个对称的传输零点。基于提出的两种平衡滤波器结构，分别设计了一个中心频率为10 GHz的平衡带通滤波器，并进行加工和测试。测试和仿真结果一致性较好，表明了该结构可以实现小型化和高选择，并且具有很好的共模抑制特性。

针对高性能交叉耦合基片集成波导带通滤波器的应用，提出一种新型负耦合结构，该耦合结构由两个短路耦合线设计实现，并详细分析了其特性，能够实现较弱或较强的负耦合。总结了基于特征多项式的耦合矩阵综合优化方法，并通过两个滤波器的设计进行说明。基于综合得到的两个耦合矩阵，设计了两个中心频率为10 GHz的四阶交叉耦合基片集成波导带通滤波器，第一个滤波器的归一化相对带宽为3%，负耦合结构提供交叉耦合，用于说明该耦合结构提供相对较弱的耦合强度；第二个滤波器的相对带宽为8%，负耦合结构提供主耦合，用于说明该耦合结构提供较强的负耦合强度。为了验证滤波器的实际性能，对这两款滤波器进行了加工和测试。测试和仿真结果一致性较好，表明了该负耦合结构用于高性能交叉耦合基片集成波导滤波器设计的可行性。最后讨论了弱色散交叉耦合对传输零点位置的影响。