利用有限差分法和耦合模理论分析了光子晶体光纤结构参数等因素对光栅周期调节长周期光栅谐振波长作用的影响，结果表明：对于同种光纤，可通过增大或减小光栅周期来减小或增大谐振波长；若占空比f增大或减小，可通过减小或增大光栅周期来保持谐振波长不变；若比例系数M增大或减小，可以成正比增大或减小光栅周期来保持谐振波长不变；在只是空气孔层数增加的系列光纤中，在长波处，为取得同一谐振波长，光栅周期需要增大数个μm，但在短波处则正好相反；内层气孔对光栅周期调节谐振波长的作用影响较大，而第5层以外各层的影响十分微弱。综合利用这些规律，可以快捷地选择合适的光栅周期，高效率地制备有合适谐振波长的光子晶体光纤长周期光栅。

采用全矢量有效折射率法计算光子晶体光纤的色散系数，深入分析了光子晶体光纤色散系数与结构参数之间的关系，发现色散系数随着结构参数的变化具有双极值特性：1)当Λ值保持不变时，随着d/Λ值的减小，零色散波长向长波方向移动，在达到极大值后，则转向短波方向移动，例如当Λ=2.3 μm时，极大零色散波长出现在约d/Λ=0.24处，约为1728.9 nm，当Λ取不同值时，较小的Λ值，会对应有较大的极大零色散波长；2) 当d/Λ值保持不变时，随着Λ值的减小，零色散波长向短波方向移动，在达到极小值后，则转向长波方向移动，例如当d/Λ=0.9时，极小零色散波长出现在约Λ=0.6 μm处，约为564.29 nm，当d/Λ取不同值时，该比值越大，则会对应着越小的极小零色散波长。这一发现对于优化设计特种光子晶体光纤具有一定的价值。

文章采用全矢量有效折射法深入分析了光子晶体光纤结构参数及比例系数对波导色散、总色散的作用，总结了光子晶体光纤色散特性的调整方法，探索出特定色散特性光子晶体光纤的设计方法，并且设计了在800 nm处具有近零平坦色散的光子晶体光纤，该光纤对于研究飞秒激光的传输特性和应用具有一定的价值。

发现高频聚焦CO2激光脉冲三束对称写入法制备的长周期光纤光栅(LPFG)具有新奇的扭曲特性:首先,当被扭曲光纤和长周期光纤光栅长度接近时,扭曲特性有明显的方向相关性,顺时针扭曲时,谐振波长和峰值损耗随扭曲率的增大而减小;逆时针扭曲时,谐振波长和峰值损耗随扭曲率的增大而增大,并与之成良好的线性关系,其平均灵敏度分别为0.133 nm/(rad·m-1)和0.061 dBm/(rad·m-1);其次,当被扭曲光纤远长于长周期光纤光栅时,扭曲特性随扭曲率变化周期性起伏,而且起伏次数(10次)超过光纤被扭曲周数(6周),但整体特性基本保持不变。利用扭转光栅导致椭圆双折射理论对扭曲特性进行了解释,并发现光栅内部固有线性双折射对扭曲特性有着重要的作用。

推导出了正交光楔列阵(CSWA)聚焦系统的多光束干涉条纹主极大和两相邻主极大间的次极大间距公式,并根据广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论,通过数值计算证明了CSWA的小尺度不均匀性的变化规律与物理光学的公式符合。另外,提出改善小尺度不均匀性的两种方法:楔角偏差和离焦打靶技术。计算分析和实验研究表明,优化楔角偏差和离焦量的量值,即δpj=2.0%,ΔZ=2 mm时,干涉主极大间隔与没加这两种技术时相比减小了6倍,小尺度的不均匀性得到了明显的改善。

提出用两组透镜阵列与非球面透镜组成焦斑可调的均匀辐照光学系统，可实现靶面光斑尺寸在几微米到几毫米的范围内连续可调，并且能将圆形入射激光束变换为方形均匀焦斑，同时满足二维激光光束形状的改变和强度空间分布均匀化的要求。应用矩阵光学、衍射积分理论，详细分析了它的工作原理，给出了系统优化设计参数和详细的数值计算结果。模拟计算结果表明，当靶面离焦量为Δz=2 mm时，x，y方向平顶区的不均匀度分别为ηx=4.6%，ηy=5.3%，能量利用率达到95.3%，基本上达到了设计要求。Zemax光学设计软件的仿真实验测试结果与理论分析结果吻合得很好。