凹角结构具有优良的减振降噪特性,可以有效衰减结构振动响应，蜂窝结构具有优良的力学特性并已经较为普遍地被应用到工程之中，因此凹角蜂窝的复合结构引起了学者们的关注。本文通过对内凹蜂窝结构分形设计，构建了一种新型声子晶体模型。基于有限元方法对分形凹角蜂窝结构进行分析，计算能带结构以及振动传输特性，分析结构的负泊松比特性以及结构分形对振动带隙的影响。通过改变壁厚和内凹角度等参数，以及在分形结构顶点处填充钢材，可以更好地对某些频段振动产生抑制。结果表明：分形结构仍具有负泊松比特性，分形结构在二阶结构产生的带隙更宽，壁厚和凹角角度的增加会导致结构振动带隙向高频区域转移，填充钢材会使带隙变宽。

设计加工了一种太赫兹超材料微流体传感器件, 利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain, FDTD)对其在太赫兹波段的传输、谐振及传感特性进行数值模拟。采用太赫兹时域光谱系统实验研究了偏振方向对传感器灵敏度的影响。实验结果表明, 当超材料谐振环开口方向与入射太赫兹波的偏振方向平行和垂直时, 折射率传感灵敏度可分别达到39.29 GHz/RIU和74.43 GHz/RIU。通过等效电路模型对该超材料器件的传输和谐振特性做了分析, 并进一步明确了其传感机制。该超材料器件可对微量液体(5 μl/mm2)实现芯片式的折射率传感, 具有较高的传感灵敏度, 在化学生物传感器的设计和制造领域具有潜在的应用前景。

提出了一种基于平面光波导谐振腔的可调谐光电振荡器.该振荡器中, 相位调制器串联光波导谐振腔, 取代了传统系统中的强度调制器、长光纤和滤波器.由于光学谐振腔对光子频率和相位敏感, 调节激光器改变输出光的波长, 不仅可以调制光的强度, 还可以对微波光子进行选频输出.当光子在波导腔中发生谐振时, 产生很强的延时特性, 可以取代传统系统中的长光纤.整个光电振荡器系统体积为长29.5 cm、宽21 cm、高7 cm.实验中, 改变0.1 pm的光子波长, 能够产生步长为12.5~35.5 MHz的调谐, 调谐范围达2 GHz, 且系统能够产生10 GHz的微波信号, 在中心频率为10 GHz处其相位噪声为－109.7 dBc/Hz@10 kHz.该研究为光电振荡器的小型化和实用化提供了一种新的思路.

设计并制备了两种工作在太赫兹波段的等离子体晶体波导，利用其带隙位置随波导间空气间隙变化而连续变化的特点，实现了光开关和机械可调谐滤波器的功能。利用太赫兹时域光谱系统研究了这两种等离子体晶体波导的传输和滤波性质，利用时域有限差分法计算了其透射率，用有限元法计算了其带隙性质和场分布。结果表明应用这两种结构实现的可调谐滤波器都具有良好的性能，其中一维等离子体晶体波导的调谐范围达到了130 GHz，消光比为30 dB；二维等离子体晶体波导的调谐范围达到了110 GHz，消光比可达40 dB。

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测试向列相液晶E7 和5CB 在磁场、电场和光场作用下的太赫兹光学性质，较为全面地总结向列相液晶在不同场强下的折射率变化。实验观察到E7和5CB 在磁场下的负磁致折变效应和在电场下的正电致折变效应。磁致折射率变化最大达到-0.087，电致折射率变化最大达到0.051，而光致折变与电致折变的物理本质相同，在7.961 W/cm²的532 nm 激光泵浦下折射率变化最大达到0.015。这些研究结果为液晶材料在太赫兹波段的可调相移器、滤波器和空间光调制器等重要功能器件中的应用打下基础。

1064nm单模半导体激光器在测试、通信、光纤激光器种子源等多种领域有着广泛的应用。设计并制作了一种MOPA结构1064nm单模半导体激光器。做为对比，同时制作了相同外延材料和腔长的脊波导单模半导体激光器。测试结果表明，该MOPA结构管芯发生灾变性光学损伤(COD)时的注入电流约740mA，最高功率达到375mW，无扭折最大输出功率为300mW，此时注入电流约为610mA，水平发散角为9.8°(FWHM)，均优于作为对比的脊波导结构激光器。

光子晶体光纤传感器的稳定性在实际工程应用中具有重要影响。文章分析了光子晶体光纤压力传感器的基本原理，介绍了光子晶体光纤压力传感器的系统组成，从理论上分析了传感器系统相对于光源波长变化、输出信号光强起伏及环境温度波动的稳定性。光子晶体光纤压力传感器激光光源的输出功率及波长的波动、敏感元件长度的改变和环境温度的变化等都对整个传感器系统的稳定性有影响。

光学元件表面的颗粒污染物会影响到光学系统的正常运行, 为了解决此污染问题, 采用激光等离子体冲击波清洗法移除K9玻璃表面的SiO2颗粒污染物。在激光器扫描模式下, 实验研究此方法的清洗效果; 在激光单点作用下, 理论计算了颗粒位置、激光作用距离及激光能量对清洗效果的影响, 并以实验加以验证。结果表明, 通过良好地控制激光参量, 采用Nd∶YAG激光清洗K9玻璃表面的SiO2颗粒具有明显的效果; 在激光单点作用下, 计算结果与实验结果规律一致。