在集成光学中,光波的研究主要归结为光的激发、传输、路由和转化。波导作为光波传输的重要载体,是集成光路构成的一种基本元器件。将自由空间中光波高效耦合进入波导是很重要的。常见的耦合方式有光栅耦合、棱镜耦合和天线耦合。为提高光波进入波导的耦合效率,本文主要研究光学天线将光波耦合进入亚波长波导。基于时域有限差分方法模拟光波与仿真结构的相互作用,主要研究内容如下:1.利用“H”形光学天线耦合自由空间中的光波进入金属双纳米线波导的研究。基于天线共振增强特性,设计“H”型纳米光学天线,将自由空间中光波耦合进入金属波导。利用时域有限差分方法模拟得到耦合效率并优化天线结构参数。在通信波段,“H”形天线比偶极子天线具有更高的耦合效率。2.光波从自由空间向亚波长波导结构的耦合研究。利用纳米天线共振,自由空间中的光波能够耦合进入波导。在天线下方添加反射层反射透过光波,提高入射光波的利用率,从而增加耦合效率。并利用3维时域有限差分方法模拟光波与金属结构的相互作用,优化结构参数。结果发现添加反射层能够提高光波的耦合效率,最大达27.8%。3.光波从介质波导向等离子波导的耦合研究。本文通过在介质波导与等离子波导的衔接处添加光学天线,利用天线近场增强补偿光波能量在结构突变处的损失。利用时域有限差分,优化天线结构参数,使光路阻抗达到最佳匹配,得到光波的最大耦合效率值为78.2%。