传统外形构造的换能器难以适应水下高速运动。因此，在头部为圆形或椭圆形的普通阵列式换能器基础上，该文设计了一种锥形结构的超声阵列式换能器，其可适用于水下高速航行器。通过有限元仿真确定了阵元尺寸与阵列构造，分析了换能器整体的声场分布，研制换能器样机并测试其电声性能。样机测试结果与仿真结果呈现出较好的一致性，换能器指向性与发射电压响应满足使用需求。结果表明，此种换能器结构具有实际的可行性。

针对目前电光调制器插入损耗高的问题，提出了一种基于宽度调制(WM)型谐振腔的光子晶体电光调制器。该器件由输入端纳米线波导、硅基光子晶体波导和WM型谐振腔组成，前二者的连接处采用锥形结构，用于减少2种波导之间的级联损耗。根据时域耦合模理论与等离子体色散效应，采用WM型谐振腔和PN掺杂结构实现对横电(TE)模的调制，并应用二维时域有限差分法对其性能进行仿真分析。仿真结果表明：该器件在调制电压为1.24 V时可以实现中心波长为1553.91 nm的TE模窄带通断调制功能；在工作波长为1550~1560 nm时的插入损耗为0.16 dB，消光比为19.73 dB，调制深度为0.9894，Q值达1.5×104，尺寸约为20 μm×9 μm。

基于表面等离子体共振效应, 设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型, 利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真, 分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的影响。通过对比所镀膜层的结构与厚度, 从灵敏度与品质因素角度对传感器性能进行优化。结果表明随着锥形光纤锥度比增大, 共振深度出现极值；传感区长度越长, 共振深度越深；银膜在50 nm处传感器性能较优, 银/二氧化钛复合膜结构的传感器灵敏度与品质因素高于单层膜结构传感器。

光纤续接时, 横向偏移对耦合效率的影响非常显著, 为了降低光纤续接对横向偏移的敏感性, 提出了新型有方向性锥形通信光纤连接器。采用了沿信号传输方向的锥形结构, 从而提高其可靠性。根据波动理论, 对新连接器的纵向传播常数进行泰勒级数展开, 得到了锥形光纤功率分布的近似解。分析了锥体长度、锥度以及和光纤折射率等参数对耦合效率的影响。还试制了6个锥形连接器样品, 进行了耦合效率实验测量, 实验测量结果和理论分析是一致的, 从而验证了理论分析的正确性。