利用传输矩阵法研究了光在全介质双腔法布里-珀罗(F-P)结构中的传输,得到了透射率的一般表达式。能在禁带中出现共振模的双腔F-P结构共有12种组合方式,并且要求两腔之间的介质层数必须小于其外侧的介质总层数。当微腔的光学厚度是λ0/4的奇数倍时,其两端接触的首层介质必须是异种介质;而当光学厚度是λ0/4的偶数倍时则必须是同种介质。当两腔长度一定时,共振模的位置主要取决于两腔之间的介质层数,而谱线宽度则主要取决于两腔外侧的介质层数。当双腔F-P结构呈左右对称时共振模的透射率等于1。

基于F-P腔理论，通过引入有效折射率概念，研究了非线性微腔的光学双稳态，给出了相应的解析表达式。理论曲线与其它文献的数值模拟结果相吻合。 研究表明，系统要产生双稳态现象，必须对入射光预置一定的偏移量。若介质是聚焦型Kerr介质，入射光波必须红移；反之则蓝移。临界的偏移量是 腔共振模线宽的0.866倍。

研究了左手材料作为衬底及覆盖层的对称三层平板空气波导的传输特性.快波和慢波都可以在这种波导中传播.快波不存在基模模式，只有0阶和1阶的TE或TM模才会出现慢波.当左手材料的相对介电常量和相对磁导率相等时，TE、TM模式完全简并，当其相异时简并消除.可以存在同阶模式的双传播模.

研究了无色散左手材料(LHM)作为芯层的对称三层平板波导中TE波的传输特性。研究表明, 导波和表面波都可以在这种波导中传播。导波不存在TE0模式, 只有TE0, TE1模式才会出现表面波。此外还发现在特定结构参数的波导中, 可以存在同一阶模式的双传播模。详细分析了结构参数对这些特性的影响。

引入了矢量非傍轴厄米余弦高斯(HCosG)光束的概念，从矢量瑞利－索末菲衍射积分公式出发，得出了矢量非傍轴HCosG光束在自由空间的解析传输公式，并将非傍轴HCosG光束在自由空间衍射时轴上、近场、远场以及在傍轴条件下的传输作为特例给出。数值计算和分析表明，对于矢量非傍轴HCosG光束，参数和偏心参数均对光束的非傍轴特性有重要影响。此外，其轴上光强分布与光束的阶数及其奇偶性有关。

利用图解法系统地研究了由不同类型的单负材料作为包层的三层平板波导的模式特征。研究表明单负介质波导具有一系列奇异的特性,与传统介质波导或左手介质波导相比,此波导的芯区横向振荡导模的模折射率范围较大。除0阶导模外,其它TE,TM导模均为芯区横向振荡模,且同阶的TE、TM模的色散曲线几乎重合,只有0阶的TE,TM模才可以支持表面波的传播。单负介质的结构参数对0阶导模的影响较大。一定条件下,波导中可以出现0阶导模的完全缺失或仅支持表面波的传输,还会出现超慢波现象,甚至可以共生都是后向波的0阶双模。

以简单二维正方排列的光子品体为例,计算分析了完全禁带随介质填充率和介质折射率比变化出现的条件和规律,结果显示对两者同时进行调谐是获取完全禁带的最佳途径,选取晶格常数为0.7 μm,介质填充率0.5,介质折射率比为4时,在光子晶体中引人线缺陷后,对处于完全禁带中的波长为1.55μm的光显示良好的导波特性.

研究了光子晶体Bragg镜的反射相移及透射相移，发现随着入射光频率的增大，相位均在增大。在中心频率附近反射相移和透射相移都与频率成线性关系。利用泰勒展开式的一级近似，得到了中心频率附近反射相移和透射相移的一级近似解析解，它们能很好地描述相移的变化规律。利用相移特性研究了Bragg微腔的共振模随微腔厚度的频率变化特性，同时亦给出了中心频率附近共振模频率的一级近似解析解。

研究了介质层厚对含负折射率介质一维光子晶体Bragg微腔的缺陷模和双稳态的影响.在中心频率附近将传输矩阵各矩阵元采用泰勒级数展开并取一级近似,得到了缺陷模频率与介质层厚的关系式及品质因子公式.研究结果表明:一级近似法能很好地解释中心频率附近介质层厚对缺陷模频率的影响.理想Bragg微腔结构的缺陷模品质因子最大;递增正折射率介质层厚和增大缺陷层介质层厚、递减负折射率介质层厚及同时等量递减正和负折射率介质层厚,均可使缺陷模红移,双稳态阈值降低.

研究了一维Bragg微腔中的光学增强效应,并对F-P腔中Kerr介质的双稳态特性进行了理论分析,并得到相应的数学表达式.研究表明,对聚焦型Kerr介质(χ(3)＞0),要产生双稳态特性必须给入射光波预置一定的红移量,若是散焦型介质(χ(3)＜0)则要预置一定的蓝移量.红移量(或蓝移量)的临界值与光子晶体的介质折射率、周期数、F-P腔长度、缺陷模的线宽(FWHM)等因素密切相关,它随介质折射率比、周期数、F-P腔长的增大而减小,随缺陷模的线形变窄而降低.要有效地降低非线性介质的双稳态开关阈值,除了尽可能选择较小的合适红移(或蓝移)量外,还要选择|χ(3)|较大的Kerr介质以增强腔内的非线性光学效应.