提出了一种基于相同抛物镜面单元旋转阵列的低成本新型槽式聚光器。采用光线跟踪方法建立了该聚光器的光学分析模型,并详细研究了镜面焦距(f)、镜面宽度、平面接收器位置、旋转阵列半径(R₁)和旋转阵列数量(N)等关键参数对其聚光性能的影响规律,为其设计与应用提供了重要依据。研究结果表明:新型槽式聚光器能很好地汇聚太阳光能,并且它不同于传统抛物槽式聚光器将平行光汇聚于某点,而是有所“分散”地进行汇聚,具备实现平面接收器上均匀聚焦能流分布的潜力;聚焦光斑的合理接收位置会随旋转阵列半径的改变而变化,通常接收器位于旋转阵列半径的一半位置是合适的,但要获得最小聚焦光斑则需将其下移150~200 mm;聚焦光斑宽度随镜面编号呈指数增大关系,特别是当镜面宽度较大且旋转阵列半径较小时;旋转阵列半径越大或镜面宽度越小,聚焦能流分布越集中且峰值聚光比越大(算例中已达到50),此时聚焦能流基本呈高斯分布特征。此外,采用较小旋转阵列半径可降低接收器的安装高度并改善能流均匀性。在算例中,当f=8000 mm、R₁=4000 mm、N=5且接收器位于1830 mm位置时,聚焦光斑能量分布非常均匀,大部分区域聚光比稳定在7.3,此时的聚光器非常适用于聚光光伏/光热应用领域。

通过转移矩阵方法理论,研究含左手材料平板波导导波模式与表面波的特性,结果表明: 在TE极化情况下,当包裹层为金属-芯层为左手材料的三层平板波导满足波导导行条件时,导波层能承载新功能的导波模式,即不存在TE0模; 在特殊条件下存在TE1模,而且这导波模式与电磁波频率、材料的介电常数和磁导率密切相关; 当不满足波导导行条件时,三层平板波导的三个区域出现不同指数规律衰减的表面波,当导波系数与导波层厚度的乘积为2.1π时,不同模式的表面波将趋向一致。模系数m的奇偶性对导波模式和表面波的能流分布有着显著的影响。利用包裹层为金属-芯层为左手材料三层平板波导的导波模式、表面波和能流分布的奇异特性,可以实现特效导波模式的波导器件,为波导实际设计和应用提供了理论参考。

根据角谱法和稳相法，推导了正弦高斯涡旋光束TE波和TM波在远场传输和能流密度的解析表达式，研究了正弦高斯涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布.结果表明:正弦高斯涡旋光束的远场特性与高斯光束的束腰宽度、涡旋离轴量、坐标位置以及与正弦项相关的参量有关.在一定条件下，远场中会出现相位奇点和能流密度黑核；当控制参量改变时，相位奇点和黑核的位置会发生移动，但原点处不受影响.相位奇点和能流密度的对称性主要受涡旋离轴量影响，当涡旋离轴量为0时，相位奇点和能流密度分布关于原点对称；当涡旋离轴量改变时，相位奇点和能流密度分布呈现出非对称性.

利用角谱法和稳相法，推导出了异常空心涡旋光束的TE波和TM波在远场传输和能流密度解析表达式，研究了异常空心涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布。结果表明，在一定条件下，光场中会出现椭圆（或圆）刃型位错、直刃型位错和光涡旋；当涡旋离轴量或束腰宽度改变时，相位奇点会发生变化。能流密度的黑核位置、对称性和是否形成椭圆暗环受涡旋离轴量的影响。

基于电磁光束角谱法和稳相法，推导出了两个刃型位错高斯光束的横电(TE)波和横磁(TM)波在远场传输和能流密度的解析表达式，研究了两个刃型位错高斯光束在远场中的位相奇点和能流密度分布。研究结果表明，当两刃型位错的离轴量为0时，电场分量在远场中出现两条刃型位错；而当两离轴量不为0时，刃型位错消失，存在光涡旋。刃型位错、光涡旋和能流密度均关于原点对称。随着离轴量的增大，光涡旋和能流密度黑核会向原点靠近并在原点处重合。

基于角谱法和稳相法，推导出了空心高斯涡旋光束的TE波和TM波在自由空间远场传输和能流密度的解析表达式，研究了其相位奇点和能流密度分布。结果表明，空心高斯涡旋光束的远场特性主要跟控制参数有关。改变光束中的涡旋离轴量，光涡旋和能流密度黑核会发生移动。圆刃型位错线的半径和能流密度暗环位置跟束腰宽度有关，而能流密度的对称性主要受涡旋离轴量的影响。