凸面光栅是Offner结构成像光谱仪的核心分光元件，制备出高衍射效率、高分辨率的凸面光栅是提高光谱仪成像质量，实现遥感探测的关键。介绍了目前凸面光栅的研究现状，讨论了设计与制作凸面闪耀光栅的主要方法。凸面光栅的设计方法采用严格耦合波理论对光栅进行衍射效率分析，制作方法主要包括：电子束直写法、X射线光刻法、机械刻划法以及全息离子束刻蚀法。鉴于全息离子束刻蚀法具有成本低、槽型可控、无鬼线等优点，详细介绍了利用该方法制备凸面光栅的工艺及相关研究报道。在接下来的工作中将不断优化和提高全息曝光光强分布的均匀性，改进摆动刻蚀装置旋转轴的可调性，优化离子束刻蚀工艺参数，以期制作出实用化的凸面闪耀光栅。

介绍了基于同心结构的凸面光栅成像光谱仪的研究背景、设计方案和结构特点，综述了凸面光栅同心结构成像光谱仪在国内外目前主要的五种结构类型，包括Offner型、非共面型、折反射型、+1级衍射型、自由曲面型。总结了五种结构类型的优点和缺点，对研发新一代具有高成像质量、高分辨率、高衍射效率、大相对孔径、长狭缝、宽波长范围的轻小型成像光谱仪具有重要的指导意义。

为使凹面光栅的衍射能量更多地集中在所需要的级次上, 提出了利用机械刻划的方法在凹面基底上制作变刻槽角度的凹面闪耀光栅, 并利用菲涅耳-基尔霍夫衍射公式推导了同时在主截面和非主截面内计算凹面闪耀光栅衍射效率的理论方法, 弥补了以往只在主截面内考虑衍射效率的不足, 最后利用Matlab仿真软件模拟了衍射效率随波长的变化曲线, 并对比了在不同制作和使用参数下衍射效率峰值的变化规律, 为今后凹面光栅的设计和制作提供了参考价值。

利用导模共振(GMR)光栅阵列再现彩色图像，不同于传统的彩色油墨印刷中所采用的三色染料混合的方式，它是利用光栅的滤光特性直接从自然光中分离出红、绿、蓝三色光充当三基色来代替化学油墨。由于GMR光栅在偏振光入射下衍射曲线在特定波长处会呈现很强的共振峰，且旁带非常低，因此很容易得到高纯度的单色光。考虑到降低实际加工的难度，只通过改变光栅周期来移动共振峰的位置以获得所需的三种基元光栅结构，然后对这些基元光栅进行分布处理即可得到彩色图像。

可调谐液晶光子晶体是通过加电场、光场或改变液晶温度来改变液晶指向矢的方向，进而改变液晶折射率达到控制光子带隙的目的。运用平面波展开法（PWM）对圆柱、方柱及正六边柱构造的二维可调谐液晶三角格子光子晶体的禁带进行仿真模拟，讨论了基底材料分别为Ge和Si情况下，柱子形状、旋转角度和填充比的变化对二维苯乙炔型液晶光子带隙的影响。发现均无完全光子禁带出现，而通过改变液晶折射率可得到大调谐范围的TE偏振光。该结构参数可为制造大调谐范围的场敏偏光片提供理论上的指导、同时也为波导光开关、可调谐滤波器和光衰减器的研制提供理论上的根据。

光子晶体结构设计优化是理论研究的一个重要内容。运用平面波展开法对圆柱、方柱及正六边柱构造的二维三角格子光子晶体的禁带进行仿真计算, 讨论了介质材料分别为GaAs、Si和Ge情况下, 柱子形状、旋转角度、填充比的变化对完全光子禁带的影响。发现: 对于二维三角格子光子晶体, 相对于介质柱, 空气柱更易获得完全光子禁带; 而相对于圆柱及方柱, 正六边柱得到的完全禁带宽度最大, 所以二维三角格子的最优结构为Ge介质背景下的正六边空气柱, 最优结构参数为θ=18°,d/a=0.92, 最大禁带宽度Δmax=0.116(ωa/2πc), 研究结果可为今后实验制作大带隙二维三角格子光子晶体提供理论上的指导。