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随着密集波分复用系统的发展以及全光通信的提出,基于全光传输模式的全光开关和全光缓存器应运而生。相较于现阶段光电光传输模式的光电器件,全光器件具有更低的运行成本、更快的速度、更高的效率、更大的传输容量等优势。加之类电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,EIT)效应具有诱导慢光和增强光学非线性特性,因此基于类EIT效应的全光器件将会成为下一代全光通信的研究重点,尤其是处于核心地位的全光开关。立足于上述大背景,我们提出了基于类EIT效应的光子晶体马赫泽德干涉(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)全光开关,并对类EIT效应与表面等离激元(Surface plasmon polaritions,SPPs)现象结合衍生出的等离激元诱导透明(Plasmon-induced transparency,PIT)效应进行性质和应用研究。本论文主要工作内容如下:(1)在波导器件结构层材料选择上,筛选出了具有更高非线性系数和更高响应速度的III-V族化合物InGaP材料,在全光开关结构设计上,提出了集成类EIT效应的光子晶体MZI结构。(2)利用半导体制造技术中的外延生长工艺、光刻工艺和刻蚀工艺完成了对全关开关器件结构的制作,并搭建功能测试系统完成对器件的检测。(3)利用混合的金属石墨烯超材料实现了强度动态可调的PIT效应,刷新了“太赫兹间隙”的空白。(4)把石墨烯光电性质与PIT效应形成机理相互结合,利用耦合模式理论(Coupled mode theory,CMT)和时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)算法对动态可调的PIT效应进行了研究,并在此基础上实现了对折射率的传感功能。