本文开展了基于液晶及表面等离子效应的若干光器件的研究,研究对象涉及了扭曲向列型液晶宽带波片、可调谐法—珀滤波器和基于表面等离子效应的法—珀波导干涉腔、金属超分辨透镜、介质光栅—金属平板透射增强器件。 液晶具有晶体的各向异性。利用这个特性,提出了采用两个级联的扭曲向列型液晶盒组成的宽带波片。通过对两个液晶盒的盒厚、指向矢的方位角和扭曲角参数的优化,数值计算的结果表明设计后的液晶宽带波片具有良好的宽带特性和工艺容差。相对其它类型的宽带波片,液晶型宽带波片可以有大的通光口径。 液晶具有电可调谐的特性。利用液晶的这个特性,设计了工作在光通讯C—band上的可调谐液晶法—珀滤波器。针对由反射镜的反射相位带来的器件工作波长和工作电压飘移的问题,推导了计算四分之一波堆反射镜反射相位的近似解析公式。结合在外电场作用下液晶指向矢计算,表明尽管液晶法—珀滤波器干涉腔腔长有微米量级,但是反射镜反射相位在器件的设计中仍然不可忽略。 相对液晶法—珀滤波器,基于表面等离子体波的法—珀波导干涉腔具有结构紧凑集成度高的特点。在金属—介质—金属三层平扳波导的介质层中加入金属片作为反射镜,形成法—珀干涉腔。用时域有限差分方法研究了金属片厚度对干涉腔特性的影响。由于不同厚度金属片的反射相位不同,这不仅会影响干涉腔的品质因子,而且会导致在同一共振波长的腔长改变。提出采用级联结构的法—珀波导干涉腔,在保证高品质因子的同时滤去旁瓣透射峰。 在基于表面等离子效应的金属平板超透镜的研究中,针对金属损耗导致的超透镜分辨率下降的问题,提出了非均匀厚度结构的金属超透镜,对各膜层厚度进行了优化设计,改善了成像分辨率。非均匀厚度结构的超透镜相对单层和周期结构的平板超透镜,可以激发更多的表面等离子体波模式,因而有助于提高超透镜的成像性能。 在基于表面等离子效应的增强透射器件的研究中,主要研究了介质光栅—金属平板结构中光栅参数对于透射衍射效率的影响。分析结果表明该结构的增强透射与金属平板中对称和非对称模式表面等离子体波的激发有关,光栅存在一个最