为解决表面光散射法在临界振荡区测量偏差较大的问题，探索该方法应用于全黏度牛顿流体黏度测量的途径。修正表面光散射小角度仪器加宽效应，考虑气液界面表面波在近临界振荡区体相耗散效应，建立可以精确刻画牛顿流体全黏度范围的表面波频域色散方程，利用离散快速傅里叶变换将获得的时域相关数据转化为频域数据，并开发了多元频域拟合算法，以确保在任意黏度范围可以精确获得其黏度和表面张力值，并能给出统计学意义的不确定度。本研究提供了一种绝对的、全黏度范围牛顿流体黏度测量的表面光散射理论、方法和系统。

提出了横电、横磁偏振布拉格角入射下光栅模式的色散方程可进一步分解的理论,证明了分解得到的方程与光栅模式对称性间的等价关系。光栅模式的对称性有助于阐释光栅内部衍射过程的物理图像。通过讨论光栅模式方程的根的分布性质,提出了一种提高有效折射率计算效率的方法。

针对棱镜型成像光谱仪结构复杂、 具有严重的色散不均匀性, 进行了共光轴线色散棱镜式宽谱段成像光谱仪研究。 利用棱镜的色散公式建立了对称型三棱镜组合分光结构的数学模型, 获得了满足直视结构的棱镜组合, 并在此基础上分析影响棱镜组色散线性因素： 棱镜材料的折射率和色散率对棱镜组线色散影响比较大, 入射角度对其影响比较小, 并提出改善色散线性的方法, 获得了满足线色散要求的棱镜组合的折射率条件, 从而为共光轴结构的线色散棱镜式成像光谱仪初始结构的选择提供了重要理论依据。 在工作波段为400~1 000 nm、 中心波长偏向角为0°、 最大色散角为0.6°、 光谱仪系统数值孔径NA为0.18、 光谱分辨率为5 nm条件下, 实现共光轴三棱镜分光系统的线色散设计, 最后利用ZEMAX进行了模拟分析表明, 理论计算结果与实际仿真结果基本相符。

为解决正交场返波管太赫兹源慢波结构的设计问题，研究了开放式单排矩形梳齿慢波结构的色散及耦合阻抗特性并给出了设计思路及结果。利用单模近似法和数值计算得到了各几何参数对慢波结构性能的影响。结果表明：慢波周期长度可相对独立地优化耦合阻抗；设计慢波结构时可根据工作频率、加工工艺和电子枪性能确定其余三个几何参数，主要是对慢波周期长度进行调节。进一步的数值计算给出了梳齿间距在0.010~0.025 mm 范围内、工作频率在300~420 GHz 范围内的开放式矩形梳齿慢波结构的具体尺寸。利用粒子模拟软件对一个设计结果进行了仿真，得到的工作频率验证了冷腔分析的结果。

单色仪是一种分光仪器，它通过色散元件的分光作用，把一束复色光分解成不同波长的单色光。文章提出了针对三光栅扫描色散机构单色仪的标定方法。对于采用正弦扫描机构的单色仪多采用多项式拟合方法实现波长标定，其精度高低取决于标定点数的多少。在全波长范围内，多项式拟合标定方法的精度有限。文章根据三光栅扫描单色仪的实际设计方案，采用正弦曲线拟合方法。光栅方程本身符合正弦规律，少量的标定点就可以满足拟合精度要求。适当选取待定参数，可以大幅度减少拟合运算过程中的计算复杂性。根据仿真软件的分析结果，其波长拟合偏误差小于

对零折射率手征介质(介电常量和磁导率同时等于零的手征介质)作为包层的光纤中模式的奇异特性进行了理论研究.给出了导模的电磁场分布公式，推导出导模色散方程和功率的数学表达式，通过数值计算，给出了不同手征参量情形下的色散曲线，讨论了手征参量对归一化功率的影响，发现了导模的一些奇异特性，如存在表面波模、基模单模区，出现传播常量双值、模式交叉、功率储存现象等，特别是出现了纤芯和包层中的功率都为负值的完全后向波奇异模式.

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的对称五层平面波导进行了探讨.得到了两类TE振荡模的色散方程，且在考虑材料色散的条件下，画出了相关模式的色散曲线.随着模阶数的增加，模色散曲线左移，它们的截止频率变小.其次，发现零阶TE振荡模的存在.除此以外，TE振荡模有三类色散特性：正常色散；反常色散；双模简并.

研究了横磁波在各向同性右手介质和双曲色散型单轴左手介质界面处波矢和能流的折射。计算发现,当入射角在很大范围内变化时,波矢的折射角和能流的折射角几乎不变。调节光轴角可使波矢折射角和能流折射角随入射角变化不敏感的现象更明显,经分析计算给出光轴角的调节范围。这一现象是由双曲色散型单轴左手介质的各向异性及负的主折射率引起的,可以用来实现光束准直、光束整合、光束压缩以及方便的光束耦合。如果光从双曲色散型单轴左手介质向各向同性右手介质入射,还能实现超棱镜(superprism)现象。计算了横磁波穿越界面时的透过率,证实双曲色散型单轴左手介质可能实现上述应用。