在对电磁波经孔缝传输/泄露的分析中, 孔缝耦合截面的获取十分重要。针对现有公式无法准确获取谐振频段圆形孔缝耦合截面的问题, 将BP神经网络应用于圆孔耦合截面的快速获取, 该模型适用于电尺寸(半径波长比)在［0.08,3］之间的圆形孔缝。在不同入射角度和极化角度的入射波辐照下, 用全波分析软件计算无限大理想导体平板上不同电尺寸圆孔的耦合截面, 用圆孔的耦合截面除以其几何面积得到圆孔的归一化耦合截面。利用这些数据训练神经网络, 建立了一个以圆形孔缝的电尺寸、入射波的入射角度和极化角度为输入参数, 孔缝的归一化耦合截面为输出参数的BP神经网络模型。通过与全波分析的对比可知, 该模型能够快速准确地预测任意入射角与极化角平面波辐照下电尺寸在［0.08,3］之间的圆形孔缝的归一化耦合截面。

基于圆孔衍射理论,设计了一套拼接式反射镜的共相误差光学检测系统,并采用双波长窄带共相算法实现对合成孔径拼接镜的共相检测。方案中设计了圆孔掩模板、相位板和微棱镜阵列,通过数值仿真得到子镜间存在一系列台阶差时的圆孔衍射模板图样,再将待测图样与模板图样进行相关匹配,获得当前子镜间存在的台阶差。在将检测方案应用于拼接镜检测之前,通过相位板在光路中引入已知量相位差进行模拟实验,对衍射图样进行采样和匹配;实验结果验证了方案的可行性,可实现对合成孔径拼接面进行较高精度的共相检测。

提出了一种合成孔径激光成像雷达（SAIL）的二维匹配滤波成像算法，对利用单频本振激光与线性调频信号光外差接收得到的SAIL目标回波信号同时在距离向、方位向进行相位二次项匹配滤波以实现目标成像。给出了单频本振信号外差接收情况下的单一分辨单元的二维数据收集方程，并对SAIL二维匹配滤波成像算法进行了数学描述，具体分析了矩形和圆形天线孔径下的成像分辨率，给出了此算法对模拟SAIL回波信号的成像处理结果。

提出了合成孔径激光成像雷达（SAIL）的二维傅里叶变换成像算法，即对回波信号进行顺轨向相位二次项共轭补偿后直接实施二维傅里叶变换。归纳了啁啾光源侧视SAIL，平移二次项波面直视SAIL和偏转平面波面直视SAIL的数据收集方程，采用连续变量和函数说明了算法的成像过程，并分析了矩形和圆形天线孔径下的成像分辨率，最后给出了离散傅里叶变换的表达形式。算法中交轨向和顺轨向的时间域数据均直接变换到频率域成像，给出了圆形孔径天线SAIL的随交轨向变化的顺轨向成像分辨率的解析解。

根据惠更斯菲涅耳原理，推导得到多色完全空间相干光在杨氏双圆孔干涉远场的光谱分布表示式，并进行了详细的数值分析。结果表明，观察屏上与y轴成45°角的斜直线上光谱开关数目随双圆孔中心遮拦比的增大而减少，光谱开关间距趋于相等；而该斜直线上任一固定点处的光谱开关间距却随之不断缩小。分析计算还表明，在平行于双圆孔中心连线的x轴上的光谱分布与双圆孔中心遮拦比无关，光谱开关间距相等，改变圆孔半径大小可以控制x轴上的光谱开关数目。在与双圆孔中心连线垂直的y轴上，光谱分布与空间点的位置坐标、圆孔半径及双圆孔中心遮拦比均有关，随着中心遮拦比的增大，光谱开关间距趋于相等。

为了研究部分相干复宗量拉盖尔-高斯(PCELG)光束通过环形光阑后在湍流大气中传输时的偏振特性，基于拓展的惠更斯-菲涅耳原理，经理论推导，得出PCELG光束偏振度的解析表达式，并进行了相应的数值计算。结果表明，光阑的衍射效应将会造成PCELG光束偏振度振荡加剧的现象; 当PCELG光束在湍流大气或自由空间中传输时，近轴处横向的偏振度有着剧烈的振荡，而在较远点处，其偏振度都是趋于1，且随着传输距离的增加，横向的偏振度趋于1时所对应的离轴距离也增大; 当PCELG光束通过光阑后在自由空间中传输时，经过足够长的距离，偏振度将趋近于不同于初始偏振度的值，而在湍流大气中传输时，偏振度将趋近于初始偏振度。该结果对光束在大气中的传输及其应用具有实际意义。

太赫兹脉冲经时空整形后常被用在太赫兹光谱和成像上。用三维时域有限差分法模拟了矩形和圆形孔径的整形效应, 模拟结果表明有限厚度矩形和圆形孔径对太赫兹脉冲能实现有效的整形和滤波。当矩形孔径长边垂直于入射波的偏振方向时, 矩形孔径有较好的整形和滤波作用, 当矩形孔径长边平行于入射波的偏振方向时, 几乎没有明显的整形和滤波作用。圆形孔径具有比矩形孔径更加显著的整形和滤波作用。这些模拟结果用平面光波导理论可以得到很好的解释。

线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布，导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式，由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义，给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式，重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大，远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关，当f参数较大时，截取参数对远场发散角的影响不明显；当f参数适中时，随着截取参数的增大，远场发散角先减小后趋向于各自的最小值；但当f参数较小时，高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。

为了获得束型、光强分布、光斑大小等满足激光应用需要的光束，根据由基尔霍夫衍射公式导出的高斯光束微圆孔衍射变换的计算式，探讨了高斯光束微圆孔菲涅耳衍射变换的束型转变及其影响因素，并利用MATLAB软件进行了计算模拟。结果表明，这种方法的可靠性和可行性有利于把激光束应用于激光工程、微光学和微光机电系统。