采用离子源辅助电子束蒸发的方法，制备了以Si为基底，以TiO2为缓冲层的ZnO薄膜。通过进一步保温处理，在不同温度条件下进行退火处理得到了不同的样品薄膜，用于表面形貌分析和光散射特性实验研究。结果表明，退火温度对样品表面粗糙度、晶粒大小、分形维数等参数具有显著的影响，通过表面形貌分析有助于更好地理解薄膜晶粒生长机制和改进薄膜制备工艺；不同薄膜样品的反射光强度和偏振度对不同偏振光具有不同的角度响应特征，且与薄膜表面统计特性具有一定的关联性，薄膜的光散射特性研究对研究弱散射随机粗糙表面的退偏作用具有一定的参考价值。

A concave two-dimensional (2D) photonic crystal waveguide (PCW) with corrugated surface is theoretically used as a focusing structure. To design this structure, a genetic algorithm is combined with the finite-difference time-domain method. For PCWs with different degrees of concaveness, the power reaches about 80% at different focusing points when the morphology of the concave surface is optimized. More importantly, the focusing location is easily controlled by changing the location of the detector placed in the output field.

研究了基于一维电介质-磁光子晶体的全方向全反射镜(简称全反镜).利用传输矩阵法分析了全反镜的传输特性.为了获得宽频带全反镜，利用十进制遗传算法优化全反镜的结构参量，即层厚度系数与周期数.设计过程逐步详细阐述.计算结果表明，随着参加优化的变量(厚度系数和周期数)数增多，全反带更宽，薄膜层数更少、结构总厚度更薄.最后得到了一个宽带全反镜(0.255A0.255B)5(0.169A0.066B)8，其带宽可达1.34ω0，而薄膜层数大幅降为26层，总厚度仅为1.8634λ0，结构也非常简单.

采用本征模展开法(EME)结合完全匹配层(PML)边界条件,研究了由TiO2和SiO2复合膜结构组成的平面光子晶体Bragg微腔的模式特性，分析了介质厚度无序对微腔模式的调制以及入射角对局域长度的影响.结果表明,若光束正入射，带边局域长度要大于禁带局域长度，随着无序度的增加光子通带的透过率逐渐降低,而禁带的透过率逐渐上升.当无序度较小时，局域长度随随机度的变化在带边和禁带内表现出相反的规律.当无序度较大时，局域长度不仅和随机度、带隙有关，还受到材料的影响；若光束斜入射，TE模的局域长度要远小于TM模对应的值，且其最小值向短波方向移动。此外，入射角和膜层数的变化都会导致局域长度的起伏.

分析了由Ag和Si3N4多层纳米薄膜组成的特异材料的模式特性，使用本征模展开法(EME)结合完全匹配层（PML）边界条件模拟了该结构的亚波长成像行为，在法布里-珀罗(Fabry-Perot)条件（结构的长度是半波长的整数倍）条件下，研究发现邻近系统的点源会在另一侧成实像，这种成像基于自准直而并不是负折射.研究结果证实了金属-电介质多层膜结构可以在光波段实现近场成像.

介绍了遗传算法在设计宽频带全能反射器中的应用.设计的关键是通过遗传算法寻找到不同一维准周期光子晶体间的最佳组合方式以及光学厚度以便形成一个光子晶体异质结.利用传输矩阵法分析了一维准周期系统中的电磁传输特性.计算结果表明，准周期光子晶体的全方向反射带宽受晶胞单元以及周期数的影响.根据这些规律，用遗传算法成功地优化了光子晶体异质结的结构并得到两种适用于可见光波段的高性能全能反射器.例如结构为(HLLHL)13(HL)13( LHL)15 ［注: nL=1.46，nH=2.6，dL=0.218λ0/nL且dH=0.201λ0/nH］的反射器在可见光波段内的全方向反射带宽达到了88.42% (446 nm~779 nm).

利用基于矩量法的电磁分析软件Ansoft Designer研究了一种新的旋绕型双方环频率选择表面(new convoluted double square loop frequency selective surface，简称NCDSL FSS)的传输性能.结果表明，该结构对入射电磁波的入射角、极化方式等不灵敏，比经典CDSL FSS受栅瓣影响小；通过调节其凹槽深度，两频带间隔可围绕单元尺寸、阵列周期均相同的传统同心双方环频率选择表面(double square loop frequency selective surface，简称DSL FSS)的频带间隔双向调节，这是CDSL FSS无法做到的；而且NCDSL FSS高频谐振点处的-0.5 dB相对反射带宽也总是比CDSL FSS和DSL FSS的大.因此该结构是一种简单且性能较优的频率选择器件.

利用二维光子晶体的自准直和定向耦合效应设计了一种由一个自准直区域、耦合区和两个周期性介质波导组成分束器, 利用平面波展开法从理论上研究了耦合区的色散关系, 计算得到了耦合长度, 同时使用时域有限差分方法模拟了电磁波在其中的传输特性, 得到了稳态的电场分布, 讨论了光波从自准直区域到光子晶体波导高效耦合的技术。结果表明：在相位匹配条件下, 从自准直区域传播到耦合区域的的电磁波可以有效的分束到两个周期性介质波导中, 同时能够弯曲任意角度, 而且透射率保持在90%以上。最后, 在设计的分束器基础上提出了一种增大点源和像点之间距离的方法。

采用了结构为(B′A′)N(A′B′)N (B′′A′′)N(A′′B′′)N的光子晶体异质结来设计一维全方向滤波器。利用传输矩阵法对该结构的透射性能进行了分析, 并结合遗传算法对该光子晶体异质内各组元厚度比和组元的周期数进行了优化, 最终得到一个相对较优的一维光子晶体滤波器。该滤波器具有较宽的滤波频带, 并且具有很好的方向选择特性, 是一种高精度的一维全方向光子晶体滤波器, 可广泛应用于滤波器、光开关等光通讯领域。

The depolarization behavior of backscattered linearly polarized light from ZnO thin film was investigated experimentally. The results show that the characteristics are related to both the polarization orientation and wavelength of linearly polarized incident light. When the incident light is s-polarized, the depolarization behaviors are different for different wavelengths. When the incident light is p-polarized, the depolarization behaviors, on the contrary, are similar for different wavelengths. In addition, there is an optimal incident angle for depolarization of linearly polarized light with different wavelengths, which is equal to their effective Brewster angles, respectively.