针对太阳翼工作特征，设计了一种截断复合平面聚光器，并通过耦合实时日地距离、地星空间关系以及太阳辐射理论，构建了太阳翼接收太阳辐射模型。研究采用编程计算、仿真模拟和实验验证相结合的方式，结果表明复合平面聚光器的聚能特性与理论预测结果趋于一致。电池板表面太阳辐照度平均绝对误差仅为0.04 W/m²，卫星受晒特征时间平均绝对误差为18.2 s。太阳翼理论发电功率峰值相较于常规太阳翼提升了约87%，且接收半角内电池板表面能流密度平均均匀度达到了0.615。研究结果可为太阳翼的结构设计与优化提供参考。

基于双轴跟踪槽式太阳能系统对比实验平台,通过理论分析和实验测试的方法研究了积尘对槽式太阳能系统光热性能的影响。引入积尘反射因子和采集因子修正系数来量化积尘对系统光热性能的影响程度。研究结果表明聚光器镜面积尘对焦面聚光特性有明显影响,积尘分布的不均匀性造成散射辐射较为严重,随着积尘量的增加,一定尺寸内的焦面获得的能量减少,焦面中心能流密度减小,小尺寸开口接收器对焦面可采集能量的变化更为敏感。若要保证实验中的槽式聚光镜采集因子修正系数大于0.90,积尘反射因子需小于4.3%;建立了一种积尘对槽式太阳能系统集热性能影响的预测模型,通过实验测试进行了验证,该模型预测值与实验值的相对误差小于5.07%,两者的吻合度较高。该预测方法具有较好的普适性,可为工程实际应用提供理论指导。

基于双轴跟踪槽式聚光系统设计了焦面能流密度测试装置,采用理论分析和实验测试的方法对由接收器的定位误差和跟踪误差引起的聚焦损失进行研究,并通过采集因子量化光学损失,从而揭示出各种误差影响的规律。结果表明:随着定位误差的增大,焦面宽度增加,焦面能流密度降低且趋于均匀;随着跟踪误差角的增大,焦面中心偏移量和光学损失增加。对于实验使用的双轴跟踪槽式聚光系统,当接收器光孔宽度为50 mm时,若要保证采集因子大于90%,接收器的定位误差需保证在455 mm的±1.1%之间且跟踪误差角小于0.111°,此时采集因子可达95%。采集因子对跟踪误差角的变化更为敏感,实验研究结果与理论分析结果吻合,验证了测试设备和方法的可靠性,实验拟合的函数关系可为工程应用提供了理论指导。

利用几何光学原理推导了线性菲涅尔式聚光器在SolTrace软件中建模所需参数的计算公式，给出了建模方法。结果表明，对于反射镜列数为21列、宽度为0.38 m、长度为4 m，复合抛物面聚光器(CPC)最大接受半角为45°，接收器距反射镜所在平面5.3 m的线性菲涅式聚光器，随着太阳入射角的增大，集热管表面能流密度逐渐增大且分布更均匀；当太阳入射角大于40°后，能流密度和均匀度趋于稳定；CPC为渐开线+cusp reflector曲线比渐开线+抛物线的集热管表面能流密度更大且分布更均匀。该结果对线性菲涅尔式聚光器的推广应用具有指导意义。

为研究灰尘对槽式太阳能聚光器光学效率和金属管能流分布的影响，从理论上分析了积尘对聚光器光学效率的影响，对槽式太阳能聚光镜积尘工况进行了模拟，应用蒙特卡罗光线追迹法和有限元体积对抛物槽式集热系统传热进行了分析，得到了金属管周向温差(CTD)和能流密度分布。结果表明，积尘对反射光线方向和金属管壁面能流影响较大，由积尘改变壁面能流密度的分布对CTD有一定影响。针对CTD对抛物槽式集热系统的影响，提出了在常规抛物槽式集热器基础上添加一个二次均光反射镜的方法，二次反射镜的添加使金属管周向能流分布趋于均匀，并使金属管的CTD显著降低，减小了积尘工况对聚光集热系统的影响，这一方法为抛物槽式太阳能聚光系统的优化提供了参考。

提出了一种间接检测聚光光伏发电系统中菲涅透镜聚焦光斑能流密度分布的方法, 搭建了检测实验装置, 通过标定相机像素灰度值与聚焦光斑能流密度值的比例因子k, 介绍了从聚焦光斑灰度图提取光斑能流密度分布的具体过程。对检测精度进行了验证, 结果表明: 采用该检测方法得到的光斑峰值能流密度相对误差小于2.1%。该方法具有操作简单、检测精度高的优点, 可广泛应用于聚光光伏发电聚焦光斑的能流密度分布的检测。

设计了一种基于非线性介质SiNC/SiO2的混合表面等离子体波导，利用有限元方法定量分析了这种波导所支持基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和有效面积与几何结构参数以及非线性介质的依赖关系.分析结果表明，光场主要被限制在非线性区域，通过调节非线性层的厚度以及非线性比例因子，可以实现模式的有效折射率和传播长度等传输特性参数的调节.固定非线性介质比例因子，有效折射率和传播距离随非线性层厚度增加而增大；固定波导尺寸，有效折射率随比例因子增大而增大，传播距离和有效面积较小.最后，根据分析结果对非线性效应进行优化，优化后波导最优结构尺寸为波导宽度为250 nm，非线性材料层厚度为100 nm，硅层厚度为150 nm.

提出了计算槽式太阳能聚光器焦面能流密度分布的一种新方法。根据抛物槽式聚光器(PTC)的几何光学特性，给出了入射光线在接收平面上(沿宽度方向)的入射点坐标计算公式，将太阳的圆盘模型(Buie模型)改写成轴对称的线性模型，采用Origin软件中的频数统计工具对平面焦线的能流密度分布进行了计算，并利用CCD工业相机进行了实测实验。该计算方法函数关系较为简单明确，无需编程，计算量少，且适用于任意面型的槽式聚光器和线性接收器，可为槽式太阳能聚光系统的优化设计提供参考。

利用传输矩阵法和傅里叶变换，讨论了光脉冲通过光子晶体时能流密度的时空分布，这有助于了解每一时刻光脉冲在光子晶体中各处的能量输运细节。这种能量输运行为主要是光脉冲的各傅里叶分量经历了不同的相移和幅度变化后重新相干叠加的结果。同时，也讨论了在出射端电场强度随时间的变化关系。

用标量衍射理论研究了圆孔近场衍射中的能量传输,计算了透射系数及轴线上衍射场的能流密度.在微小孔衍射的情况下,讨论了矢量衍射理论对能量传输问题标量处理的修正.