在通信波段研究了基于亚波长尺寸微纳光纤的光热光谱气体传感技术，利用锥腰直径为1 μm的微纳光纤代替传统的自由空间光气室和空芯光纤实现紧凑的全光纤结构，其引导的倏逝场被气体吸收后会激发光热效应。仿真结果表明，约25%的光波以倏逝场的形式沿光纤表面传播，可提供的光热效应强度约为空芯光纤的187倍。通过外差干涉法在微纳光纤提供的4 mm超短有效传感光程上实现了1512.24 nm处10^-6级别氨气（NH₃）检测。当使用的泵浦光功率为3.6 mW时，得到1σ噪声等效检测下限为39×10^-6，30个泵浦调谐周期内探测信号的不稳定性小于0.5%。

基于金属-石墨烯耦合的开口谐振环超材料，在0.8~1.2 THz范围成功实现等离诱导透明效应（PIT）。通过调节石墨烯的费米能级可以在0.929 THz和1.037 THz处实现振幅调制，最大调制深度分别为96.05%和65.40%。通过提出等效电容耦合结构来量化偏置电压与石墨烯费米能级的关系，该结构在慢光应用的研究结果表明，当偏置电压为30V，石墨烯宽度为2 μm时，群延时、群折射率、延时带宽积和Q值分别可达93.12 ps，756.67，9.31，10.19。该研究结果对可调谐慢光器件的应用具有潜在的推动作用。

减反射微纳结构表面具有宽光谱、宽角度抗反射的优异光学性能，在光电池、光探测领域有广阔的应用前景。但微纳结构表面的周期结构单元微小，容易受到外界环境影响而损伤。为增强微纳结构表面微纳结构单元的机械稳定性，提出并制备了复合网栅减反射微纳结构表面，在硅基底上构建氧化硅复合网栅结构，实现了对内部微纳结构单元的保护作用。经过光学反射率测试，所制备的复合网栅微纳结构表面在3~5 μm宽谱段、0°~40°宽角度内的平均反射率小于4%。此外，利用胶带剥离法测试网栅结构对微纳结构的保护作用，实验结果表明，带有网栅结构的微纳结构形貌并未产生损伤且减反射性能保持良好，最终证明设计的网栅结构具有力学保护性能。该研究将有助于推动微纳结构表面在高精度光学探测领域内的应用。

太赫兹光电导天线是一种常用的太赫兹源，但光导材料都有很高的折射率，导致其光电转换效率较低，同时由于存在电场的屏蔽效应，太赫兹辐射功率极易饱和，难以提升。基于表面等离子激元理论，采用时域有限差分方法（FDTD）软件计算仿真了太赫兹波通过柱状金属间隙的增强性能，从改变微纳结构着手以改善太赫兹光电导天线把泵浦激光转换为太赫兹波的转换效率。设计的双侧异排列微纳结构透过率达到90.38%，电场强度达到1.02，是单层微纳结构的185.45%。结果表明，当其他条件相同的情况下，单层正三角形排列的圆柱纳米柱优于其他单层结构，双层异排列微纳结构优于单层微纳结构及其他双层结构。

采用两步气相沉积方法制备高品质锡基卤化物钙钛矿纳米片。首先，在云母衬底上制备出尺寸可控的碘化亚锡（SnI₂）纳米片前驱体；然后，将这些纳米片转化为甲胺锡碘（CH₃NH₃SnI₃）。根据晶体成核生长理论，系统研究了沉积时间、H₂气体流量、转化时间、Ar气体流量等条件对纳米片尺寸及成分的影响规律，并实现了尺寸可控且表面颜色均匀的无铅钙钛矿纳米片制备，其中尺寸可控制在8~41 μm。光致发光（PL）光谱测试结果证明所制备的CH₃NH₃SnI₃纳米片具有良好的近红外（920 nm）发光特性。此外，经过聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）钝化的CH₃NH₃SnI₃纳米片具有良好的稳定性，在N₂氛围中可维持48 h以上的稳定性。这种尺寸可控的无铅钙钛矿纳米材料可应用到近红外光电器件中。

受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应等非线性光学效应一直以来得到广泛研究。回音壁模式光学微腔具有超高品质因子和极小模式体积，日益成为了非线性光学相关研究的重要平台之一。使用超精密加工技术制备了氟化钙晶体微腔，品质因子Q值达3.6×10⁸。搭建了基于光学微腔的非线性光学的实验平台，在连续波泵浦的条件下激发了氟化钙晶体微腔中的受激布里渊散射、受激拉曼散射和克尔效应。实验中记录了级联布里渊、布里渊耦合四波混频、拉曼辅助克尔、超宽拉曼光频梳等丰富的非线性光学散射效应。结果表明超精密加工得到的氟化钙晶体微腔在非线性光学中有着优异的表现，是研究非线性光学的理想平台。

模式转换器是片上模式复用（MDM）系统的关键器件。为在绝缘体上铌酸锂（LNOI）中实现结构紧凑的模式转换，本文提出了一种基于超表面结构的模式转换器。该模式转换器可以实现TE₀-TE₁、TE₀-TE₂的转换。为了在模式之间实现高效转换，采用逆向设计方法，结合3D电磁场仿真，优化器件倾斜周期性亚波长条形蚀刻结构参数，以同时符合沿传播方向的相位匹配要求，以及符合短耦合长度的横向方向折射率分布要求。仿真结果表明，器件在1400~1700 nm波段内，TE₀-TE₁转换的插入损耗<0.8 dB，模间串扰<-10 dB，模式转换区长度~20 μm。且该器件具有较好的高阶模式转换扩展性以及工艺容差性，是未来LNOI的高密度集成MDM系统中模式转换器的良好备选方案。

针对硬质材料高数值孔径（NA）微透镜阵列制备难的问题，提出一种基于像差的自调制激光加工方法。该方法将飞秒激光聚焦于石英衬底的下表面，能够实现对激光焦点的纵向拉伸，结合氢氟酸溶液湿法刻蚀实现了具有高数值孔径微透镜的制备。结果表明，利用该技术通过改变单脉冲能量能够对微透镜形貌进行调控，在此基础上进一步优化离焦位置，有效地增大了微透镜的数值孔径，制备出达到理论极限（NAmax=0.46）的高数值孔径石英微透镜。相对于传统的正面加工方法，所提方法方式不仅提升了微透镜的数值孔径，而且无需复杂的光调制系统，对于高性能硬质材料微透镜阵列的制备与实际应用具有重要的意义。

利用飞秒激光直写技术制备Tm∶YAP光波导并实现1.9 μm波导调Q锁模激光输出。结合具有金属特性的NbSe₂薄膜作为可饱和吸收元件进行光学调制，波导激光输出的激光脉冲重复频率为7.8 GHz，最短脉宽为62 ps。这也是已报道的从Tm∶YAP波导中获得的最短激光脉宽。通过调整泵浦光的偏振，可以获得1855.87/1892.54 nm的双波长激光输出。结果表明，具有金属特性的NbSe₂薄膜在调制中红外超快脉冲激光器方面具有较大的应用价值。此外，双波长输出的紧凑型Tm∶YAP波导脉冲激光器在多功能集成光子学研究方面具有较好的应用前景。