入射光在光栅内传输时将激发产生离散模.本文采用模态法调节光栅内离散模的传输特性，使TE和TM偏振光所激发的0、1模为传输模，其余高阶模为消逝模.通过调控0模和1模间的累积相位差，对衍射光进行调控，实现了－1级近100%的高效衍射.采用模态法分三部设计了共振域的矩形全偏振闪耀光栅：1）根据光栅的共振条件给出光栅周期，光栅周期越大槽深越小；2）根据特征模方程计算出光栅占空比；3）根据耦合模条件计算机光栅槽深.实验结果表明，该光栅的TE和TM偏振光同时具备近100%的－1级衍射效率.给出了633 nm波长－1级矩形石英全偏振闪耀光栅的典型设计实例，计算结果表明：所设计的全偏振闪耀光栅对TE和TM偏振入射光的－1级衍射效率分别高达96.7%和98.1%，且具有较宽的入射角及入射波长的变化适应范围，较大的制作容差.

从理论上分析了周期性矩形刻槽对喇叭天线输出窗真空侧次级电子倍增的影响。采用动力学方法分析得到电子沿介质窗表面运动的渡越时间和碰撞能量, 验证得到一定尺寸的矩形刻槽介质窗可以有效抑制次级电子倍增效应。在此情况下, 对比了刻槽和不刻槽两种输出窗的辐射特性, 发现周期2 mm、宽度1 mm、深度1 mm的矩形刻槽对介质窗辐射特性的影响可以忽略。

为了将槽波导端与标准矩形波导相连接, 设计了一种适用于折叠槽波导结构行波管的输入输出过渡波导,可将其视为槽宽渐变的双槽加载矩形波导。利用电磁仿真软件CST微波工作室对该结构进行仿真计算, 讨论了各个结构参数对其性能的影响。对比了直线渐变、抛物线渐变和指数渐变3种槽宽渐变规律在W波段对其传输特性及损耗特性的影响。研究结果表明:指数渐变结构的驻波系数小于1.15的带宽比其他两种结构都要宽, 且在90~99 GHz、驻波系数小于1.25时, 该结构的整体长度也远小于另外两种结构, 能够实现良好的过渡效果；而直线渐变结构的损耗在90~97 GHz为最低。

为了得到一种结构简单、便于制作的可应用于可见光波段的减反射膜，利用等效介质理论研究了表面具有矩形刻槽周期分布形式的介质膜的减反射特性，比较了4种不同基底材料的减反特性，选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为基底分析了一维单层矩形光栅结构的减反射膜的占空比、蚀刻深度、入射波长和入射角度对减反射特性的影响; 给出了可见光波段的减反射膜的结构设计参数。研究结果表明: 当入射角小于30°时，可见光中的短波段(0.4 μm～0.55 μm)反射率低于2%; 当入射角小于10°时，该减反射膜可以使0.4 μm～0.8 μm可见光的反射率低于2%。

本文根据矩形槽光栅的矢量模式理论进行了数值计算.对于任意入射方向及任意偏振态的入射场，计算了其衍射效率和偏振特性变化，并详细研究了光栅结构参数(周期、槽宽、槽深等)对衍射场的影响.

本文引进满足均匀矢量Helmholtz方程的矢量波函数作为基矢,对矩形槽光栅的槽内和槽外的光场分别进行矢量平面波展开和矢量模式展开,并由耦合条件导出了求解展开系数的方程组,可进行数值计算.该方法可研究入射场的方向和偏振任意时的衍射效率、偏振特性变化等问题.在p偏振和s偏振的特殊情况下所得到的公式与用标量模式理论得到的结果一致.