太赫兹波具有载频高、带宽大、频谱信息丰富等特点, 其在高速通信、分子检测和生物医学成像等领域的潜力已得到广泛关注。太赫兹调制器是太赫兹检测系统中的关键器件, 但是当前已报道的调制器都不能同时具备高效、高速、低插入损耗等特点。因此, 提出并设计了一种基于 GaAs 肖特基二极管结合表面等离子体栅阵结构的电控太赫兹调制器。该器件将谐振腔和金属栅阵的电场增强效应相互叠加, 大幅提升了器件的调制性能, 实现了 0.4～1.4 THz 范围内多频点调制, 最高调制深度约为 80%, 插入损耗低于 10 dB，调制速度大于 100 kHz。

利用二氧化碳激光器加热法，将普通单模光纤拉制成微纳光纤，用湿法转移石墨烯覆盖在微纳光纤上构成复合波导，不同波长的光通过耦合器进入复合波导，以倏逝波的形式与石墨烯相互作用，开展石墨烯优先吸收特性的研究。当短波作为泵浦光时，随着入射强度的增长，测得输出端长波信号光光谱的变化，获得了约3.5 dB的调制深度，0.62 dB·mW-1的调制效率。当长波作为泵浦光并改变入射光强时，在输出端测得作为信号光的短波透过率变化约1.9%。实验结果表明，随着任意波长泵浦光入射光强的增长，复合波导对其表现出优先吸收的特性。实验还测试了长波和短波分别经过复合波导后透过率随输入功率的变化，得出长波的透过率增加速度比短波更快，并从能带和倏逝波两方面作出了对应的理论分析。

提出了单层石墨烯包裹双锥形微纳光纤复合波导结构, 构建了730～1 700 nm超宽带微纳光纤波导全光调制器。 通过火焰拉锥法将一根标准的通信单模光纤拉成具有双锥形的微纳光纤, 在保证通光率的前提下可以极大的提升微纳光纤处的倏逝波与物质的相互作用。 利用石墨烯的“超级特征”, 即单原子层厚度、 线性色散的能带结构、 超强的载流子带间跃迁及极短的弛豫时间和超宽带光与物质相互作用等, 将单层石墨烯作为可饱和吸收体, 包裹在双锥形微纳光纤波导的锥体上, 以增强该复合波导表面倏逝波与石墨烯的相互作用。 静态和动态全光调制实验中采用传统808 nm低功率LD作为泵浦光, 对谱宽为480～1 700 nm的超连续谱探测光实现了光光调制, 其泵浦光功率低于50 mW, 调制深度大于5.7 dB, 调制速率达到~4 kHz。 该微纳光纤波导全光调制器, 在保证调制深度的情况下, 用更低的泵浦功率实现了超宽带的全光调制, 以简单、 有效、 廉价的方式兼容了当前高速光纤通信网络, 打开了一扇未来对微纳超快光信号处理的大门。

超连续谱光源具有丰富的带宽，是信号载体的优秀候选者。设计并搭建了利用超连续谱光源的空间无线光通信系统，讨论了超连续谱产生的条件以及输出光斑直径不同位置下的光谱。采用了电光调制方式对超连续谱光源进行调制，通过比较输入与输出的数字方波信号证明了电光调制进行超连续谱空间光通信的可行性。成功利用该系统演示了对原始图像信号的采集和显示，最后通过对接收端信号的整形放大恢复出了原始信号，实现了图像信号在4 m范围内的传输。实验结果表明：将超连续谱作为光信号载体，在空间大气信道条件下可以实现对图像信号进行无线传输。