双面金属包覆波导是一种特殊的光波导结构,由导波层和上下金属包覆层组成。与一般介质波导结构相比,双面金属包覆波导的导模有效折射率范围更大,可以介于零和导波层折射率之间,光能量可以直接从自由空间耦合进入波导。同时,当导波层厚度为亚毫米尺度时,双面金属包覆波导可以激发超高阶导模,对波导参数变化非常灵敏。本文基于双面金属包覆波导结构进行了偏振光束分离和古斯-汉欣效应应用的研究。本文研究了双面金属包覆波导反射与透射性质,通过选择合适的波导参数可以使导模共振时光能量耦合增强,透射率提高。我们采用双折射材料作为双面金属包覆波导的耦合层介质,使TE和TM两种偏振光不同时激发导模共振。当一种偏振光激发导模共振时,光的能量从波导结构中透射过去,而另一种偏振光由于未激发导模共振,其能量则被波导结构反射,从而达到偏振分束的目的。同时,我们将电光材料引入到波导结构的导波层中,利用外加电场改变波导参数调节超高阶导模共振,实现了对偏振光束分离的调节。理论分析表明,古斯-汉欣效应与波导中本征损耗和辐射损耗之间的相对关系密切相关。我们选择合适的波导参数,使双面金属包覆波导的辐射损耗与本征损耗尽可能接近最佳匹配,得到了极大增强的古斯-汉欣位移,同时利用超高阶导模的高灵敏度特性进行了多项应用方面的探索研究。我们研究了双面金属包覆波导在超高阶导模共振时的空间强色散性质,即超棱镜效应。波矢在平行与垂直于界面方向具有截然不同的色散特性,引起微小差异波长的分离,最终表现为波导结构表面反射光侧向位移产生明显改变。实验中观测到波长改变0.15nm时反射光侧向位移变化达到900μm,其空间色散能力远远超出其它薄膜介质结构。我们提出利用监测反射光古斯-汉欣位移进行波长传感,实验中对波长860nm附近的分辨率达到0.2pm。我们将LiNbO3晶体引入双面金属包覆波导的导波层中,利用其电光效应与压电效应改变波导结构参数,从而调节反射光古斯-汉欣位移。我们在实验中实现了720μm范围内的光束平移的电压控制。本文提出了基于双面金属包覆波导结构的振荡场传感器,利用增强的古斯-汉欣效应进行折射率传感。这种传感器利用导波层作为样品室,传感区域为振荡场,能量较为集中有利于提高传感效率。同时,超高阶导模与普通波导的低阶模相对,对导波层折射率的灵敏度更高。而且,利用古斯-汉欣位移进行传感可以有效避免光源输出功率改变和环境扰动引起的光强波动影响,具有较高的稳定性和抗干扰能力。实验中采用一系列等浓度梯度的NaCl溶液作为样品,对折射率的分辨率达到2.0×10?7 RIU。