用基于平面波的传输矩阵法分析由具有不同晶格常数的光子晶体材料构成的光量子阱结构中的共振模，发现湮没于垒层的阱层能带分离成共振模，且共振模的数目随阱层的厚度变化而改变。提出一种新型的非对称量子阱结构模型，由2块晶格常数不同的光子晶体材料和夹在光子晶体材料中间作为阱层的均匀介电材料构成，并对其中的共振模进行了分析。指出当阱层厚度达到构成垒层的光子晶体晶格常数的一半时出现一个共振模，若继续小量增加阱层厚度将使共振模频率出现红移。最后给出一种基于平面波的传输矩阵法，且对于不同晶格常数的光子晶体量子阱结构均有效的数值模拟方法，可用于研究由三维光子晶体材料或者色散材料组成的光子晶体量子阱结构。

用平面波展开法对光子晶体光纤中电磁场的Maxwell方程组进行了求解。将光纤截面作为超元胞衍生出一个无边界的二维周期性系统，光纤纤芯等效为光子晶体中的缺陷，借助平面波法对其性质进行研究，模拟了半导体中的超格子。运用上述超格子模型，对与纤芯同列孔半径可变的高双折射及与包层中纤芯距离最近的孔半径可变的色散平坦光子晶体光纤的光学性质进行了研究，发现与纤芯同列的孔半径变化时，其双折射比传统光纤更强，而当包层中距离纤芯最近的孔半径取特定值时，可得到近零色散平坦光纤并在大范围内获得反常色散。与传统光纤和普通光子晶体光纤相比，这种新型的色散平坦光纤在密集波分复用(DWDM)光通信系统中具有更高的应用价值。

测量了新型晶体Nd:S-FAP，[Nd:Sr5(PO4)3F]的非偏振光吸收光谱。它具有宽的有效吸收带，在575 nm和804.5 nm处有二个强的吸收峰。采用微型氙灯泵浦实现了自由运转和染料片调Q运转。激光输出波长为1.059 μm。自由运转的阈值能量仅为150 mJ，斜效率为1.25％；调Ｑ输出的峰值功率密度为10 kW/cm2。测量了发射光谱及不同腔长、不同染料片小信号透射率情况下的输出能量、脉冲宽度等。

实验测定了Nd:Sr5(VO4)3F(简称Nd:S-VAP)晶体的吸收光谱特性；在583.0 nm和809.0 nm处有强的吸收峰。用可调谐染料激光作泵浦源,实现了低阈值、高效率的激光运转。在透射率15%的平面平行腔情况下,斜率效率为50%,阈值为2 mJ。倍频光中心波长为536.0 nm,线宽为1.4 mm。本文还对Nd:S-VAP晶体可作为LD泵浦的小型激光器的工作物质等问题进行了讨论。