光纤的几何参数影响着光纤的光学传输和机械性能等，是衡量光纤质量的重要指标。近场光分布法是国标GB 15972.20-2008中推荐的几何参数测量方法。该方法在对光纤纤芯的测量中需对光纤通光照明，以区分纤芯和包层的边界。通光的纤芯端面是一个边缘并不清晰的发光亮斑，因而无法准确判断纤芯与包层的真实边缘。本文分析了光纤内光传播模场的分布，理论上光纤模场电磁矢量的解满足贝塞尔函数，但在近似情况下也可以用高斯函数代表光纤模场分布。因此本文利用高斯函数拟合光纤纤芯端面灰度分布，进而由拟合后的高斯函数得到纤芯与包层的真实边缘。本方法是对国标GB15972.20-2008的测量方法的进一步完善。实验测量结果表明，当光纤的切割效果不佳或成像质量较差时，模场灰度分布的高斯函数拟合法仍能保证测量的重复精度和测量数据的稳定性。

通过傅里叶变换将波动方程转化为空间频域的积分方程, 并采用Nystrm方法将积分方程转化成标准的矩阵特征问题.通过Lapack程序包求解矩阵的特征值和特征向量, 同时得到平面介质光波导模式的色散关系和模式场.数值计算结果表明该方法适用于分析任何折射率分布的平面光波导模式场, 使用阶数很小的矩阵就可以得到高准确度的结果.

为了研究激光谐振腔的模式分布, 采用基于有限元矩阵的分析方法, 对圆形镜谐振腔进行了计算分析, 并验证了该方法的可行性和有效性。在此基础上, 对腔镜单元的合理划分进行了研究。通过拟合相对误差与单元格划分精细程度的关系求出合理单元格数, 进行了实例计算和分析, 结果符合较好。结果表明, 该方法使激光谐振腔模式的分析更加精确和方便。

为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性，利用角锥棱镜阵列作为后腔镜，与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔，模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布，理论分析了谐振腔的相干输出，实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布。结果表明，模拟计算与实验得到的模式分布相吻合，近场光斑外形为六边形，与角锥棱镜阵列形状相似；远场聚焦光斑中心为一强峰，周围分布着多圈强度小得多的次峰，各圈的脉冲峰数量及分布同角锥棱镜阵列中对应圈的角锥棱镜的数量及分布一致。理论与实验证实了利用角锥棱镜阵列谐振腔实现激光器相干输出的可行性。

研究了焦点位置附近太赫兹波的横模分布,目的在于了解系统中太赫兹波的横向分布情况,为进行太赫兹光谱和成像实验提供依据。 通过太赫兹波逐点扫描成像,对经常被用来放置测试样品位置附近的太赫兹波横模分布情况进行了定性的分析。利用“狭缝法"测量了太赫兹光束的束宽。结果表明,太赫兹波在焦点附近不同位置的横向分布有较大差异,在焦点处对应于最长波长1.5 mm的最小光斑直径约为1.0 mm,这说明太赫兹波的聚焦有一定的限度。实验确定了系统中放置样品的最佳位置,对开展太赫兹光谱和成像研究有参考价值。

利用波导短程透镜的几何光学性质,给出了短程透镜的等效光线追迹图和相位传递函数,得到短程透镜焦点的模场分布表达式.理论得出的焦斑光强分布和实验测得的光强分布一致.

研究一种高精度单模光纤偏振态模式耦合干涉测量方法,运用短相干长度光源,克服了传统的强度型测量光纤及光纤无源器件方法的缺点。该系统不仅可使测量精度达到-80 dB,且可以精确地测量耦合点位置,位置分辨率小于10 mm。并给出对Lyot型光纤去偏器的测量结果