通过计算损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化, 对单负材料双层异质结构基于损耗的光学性质调控进行了研究。首先, 对损耗型单负材料单层结构的透射行为进行了计算, 给出了单层结构随损耗系数增大的非单调透射的变化图像。接着, 计算了损耗型单负材料双层异质结构中的透射、反射和吸收随损耗系数的变化曲线, 并分析了不同频率下透射与损耗系数之间的关系。研究结果表明, 在远离隧穿频率处, 随损耗系数的逐渐增大, 异质结的透射呈现出先减小后增大的变化。计算的电磁场强度分布图像表明, 双层异质结中透射与损耗系数之间为非单调关系, 起源于损耗型单负材料界面处的反常场局域效应, 即随着损耗系数的增大, 场局域先减弱后增强。

将损耗型负介电常数材料-光子晶体匹配的异质结构作为基本单元排列成周期性结构，组成一种新型的光栅结构，利用有限元分析方法计算了该结构的透射特性。通过分别对比不同的光栅周期长度以及异质结构在光栅结构中不同占比对透射率的影响，确定了光栅结构的透射率与单独的异质结构相比有显著的提高。同时，通过对电磁场的分析，解释了该光栅结构透射率提高的物理原因，这是由光栅结构对电磁场的周期性调制作用导致的。

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构（磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中）的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中，分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明，无论是双透射峰还是单透射峰情况，局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场，都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外，分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况，此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。

理论研究了基于各向异性光子晶体带隙的窄带带通角度滤波器。利用电磁有限元数值仿真方法计算出不同入射角的光子晶体的角度带隙结构及掺杂后光子晶体的角度缺陷模。数值计算结果表明，随着入射角度的改变各向异性光子带隙结构是可调的，而且在这个系统中掺杂后能够产生随入射角度变化的窄带缺陷模，因此掺杂的各向异性结构具有角度滤波的特性，可以实现窄带角度滤波，有望在未来的光子器件中发挥作用。

传统的中药材显微鉴定,样品制备苛刻,加入某些试剂容易造成结构信息丢失。本文利用X射线相位衬度成像方法较为系统地研究了西洋参、高丽白参的显微结构,并对二者在草酸钙簇晶、导管、木栓细胞、韧皮部和木质部射线等显微结构方面的异同进行了详细分析。实验研究结果表明,该方法能够在无需对样品进行特殊处理的情况下,较好地实现西洋参、高丽白参的显微结构鉴定,有望成为中药材显微鉴定领域中一种简便快速的新型鉴定方法。实验还发现,西洋参和高丽白参韧皮部和木质部射线的显微结构存在很大的区别。这一显微结构有可能成为人参类贵重中药材显微鉴别中的一个新增依据。

相衬成像方法利用硬X射线对低密度弱吸收物质成像,可获得高衬度图像.用菲涅尔衍射理论分析了X射线图像的形成机理.在频域中根据光学传递函数,对物像距离、样品空间频率等对图像相位衬度的影响进行了分析.分辨率和衬度是决定图像可见度的两个依据,分辨率主要依赖于光源的空间相干性,空间相干性又决定于源点尺寸,而时间相干性(单色性)是一个不重要的影响因子.利用多色微焦点源实现了X射线相衬成像技术,获得了有价值的相衬图像,如低原子序数低密度泡沫材料的硬X射线相衬图像,与吸收衬度成像相比,其图像质量得到了很大提高,能观察到泡沫材料的细微结构,分辨率可达μm量级.

通过对多个相移算法的理论分析和数值模拟,发现探测器的非线性响应在相位中会引入2倍空间频率的系统误差。结果表明,非标准相移算法随着探测器非线性度的增加,相对误差也越来越大。提出了压电陶瓷驱动器的移相误差和光电探测器的非线性误差相互抵消的误差补偿技术,并给出了判别误差匹配有效性的实用判据。仿真表明,这种误差补偿技术可以使测量误差减小约一个量级。证明了在不考虑波前幅度信息时,标准相移算法对光电探测器的非线性为零响应,不影响仪器精度。