为了实现红外波段的双频带完美吸收，采用将不同电子掺杂浓度的单层带状黑磷在同一平面内交错排列的方法，进行了理论分析和仿真模拟，得到了此器件在红外波段的吸收光谱和传感性能。结果表明，此吸收体可以在波长2 μm~5 μm的红外波段范围内实现双频带的完美吸收（吸收率大于99.9%）,此高吸收率是由于入射光波与器件满足了临界耦合条件而形成了共振加强; 在共振波长处，光波被限制在黑磷附近; 此超材料吸收体的双频带特性在其作为传感器使用时具有独特的优势，可以提高传感器的可靠性和准确性; 吸收波峰的偏移量与覆盖在此器件上的未知物质的折射率基本呈线性关系，用此器件测得的未知物质的折射率与实际的折射率的误差在1%以内。该超材料吸收体结构简单，对制作工艺的尺寸精确度要求不高，在红外波段的多频带吸收和传感检测方面将会有广泛的应用。

为了提高发光二极管（LED）的发光效率, 在LED出光面放置金属光栅, 采用时域有限差分法进行了理论分析和模拟计算。结果表明, 对光栅优化后, 金属光栅对波长460nm的透射率接近1, 可提高LED的光提取效率;在此波长下, 可同时激发局域表面等离激元和表面等离极化激元, 有助于提高LED内量子效率; 且具有金属光栅结构的LED的发光效率是仅在出光面放置一层Ag薄层的LED的30倍。该研究为未来制备高发光效率的LED提供了理论指导。

为了能够同时提高GaN发光二极管（light emitting diode，LED）的光提取效率和内量子效率，将GaN LED与准对称光波导（包含光栅、Ag薄层和SiO₂层）集成，并基于时域有限差分法对该结构的GaN LED进行了优化与分析。经模拟计算发现，有源区发出的光在Ag薄层激发了表面等离激元，且表面等离激元与有源区产生了珀塞尔效应，因此显著提高了内量子效率。另外，高透射光栅使得LED的光提取效率得到显著提高，且光栅层使得 Ag薄层两侧处形成了折射率准对称的波导结构，这进一步提高了表面等离激元的光提取效率，且Ag薄层两侧的电场呈均匀分布。