为了有效地收集半导体发光二极管大范围的出射光以实现光能的高效利用,设计一款基于全内反射结构的多个自由曲面准直透镜,该透镜的初始结构是根据Snell定律和能量守恒定律等光学原理的算法设计而成。将该透镜的初始结构导入Creo软件中并进行360°旋转以得到3D实体模型,将其转入TracePro光学软件中进行蒙特卡洛光线追迹的模拟,在距离接收板20 m处接收到一个圆形光斑。对该透镜模型进行法矢修正,优化后的透镜经过模拟仿真,透射能力高达182 cd/lm,光束角为±1.621°。将优化后的透镜与传统的全内反射结构透镜进行对比,经验证发现优化后的透镜对窄光束的调控能力更好。

采用离子注入剥离法转移制备了43°Y-切铌酸锂(LiNbO3,LN)单晶压电薄膜材料, 以SiO2/Mo作为声反射结构制备了固态声反射型薄膜体声波器件。谐振器工作频率约为3 GHz, LN薄膜等效机电耦合系数达到14.15%。对谐振器的频率温度特性进行了表征, 结果表明, 尽管LN单晶的频率温度系数为(-70~-90)×10-6/℃, 但由于声反射结构中包含有正温度系数的SiO2层, 谐振器的频率温度系数降至-18×10-6/℃, 这表明固态声反射结构能够有效抑制单晶LN薄膜的温漂, 获得低频率温度系数的谐振器器件。

提出并实现了一种基于大偏置量熔接的单端反射式光纤Mach-Zehnder（M-Z）干涉仪。在一段数百微米长的单模光纤两端以大偏置量对称地错位熔接两段光纤，将其中一段光纤的端面镀制薄金膜作为反射镜面，使在外界环境和光纤包层材料内传输的光产生相位差，并在器件反射端能够观测到较强的干涉光谱。实验发现，该干涉光谱随外界折射率（RI）变化可发生较高灵敏度的漂移，当偏置量为62.5 μm和空腔长度为554 μm时，测得其水环境的折射率灵敏度和空气中的温度灵敏度分别为-13257 nm/RIU（RIU为单位折射率）和37.33 pm/℃。与已报道的同类型器件相比，所提传感器具有折射率灵敏度高、结构紧凑、可单端测量以及稳定性好等优点，在生物化学传感和环境污染监控等领域中具有良好的应用前景。

对降低铌酸锂(LN)电光调制器的半波电压进行了研究, 探索了利用反射结构实现低半波电压的原理。通过退火质子交换工艺在x切LN晶片上制作了反射结构的LN电光调制器。测试表明, 这种反射结构的LN电光调制器在保持器件长度不变的条件下可以降低半波电压。

研究了旋光-双反射结构作为星载量子密钥分发终端的精跟踪系统时的反射光偏振态保持情况, 分析了反射光面(由入射光和反射光适量确定)不一致导致的反射光子偏振态变化情况, 并计算了此时可能引入的量子误码率。根据双反射结构的特点, 给出了两个反射镜法线方向与入射光、出射光矢量之间的关系, 并据此提出了旋光-双反射结构的卫星精跟踪系统控制算法。

旋光双反射结构能够利用反射镜自身的偏振特性，配合旋光晶体实现光子偏振态的自动补偿，以减小移动量子密钥分发系统中反射镜引入的量子误码率。而该结构要求两面反射镜偏振特性完全相同，旋光晶体能够实现90°的完美旋光。从反射镜不匹配和旋光晶体旋转角度不准确两个方面对旋光双反射结构的误差进行了分析。研究结果显示，选择折射率相对大的反射镜，并且保证旋光晶体之间和反射镜之间的差异尽可能小，可以保证输出偏振态的稳定。

提出了一种适用于星载量子密钥分发的偏振无关精跟踪反射结构，反射结构利用旋光晶体和两面材质相同的反射镜实现偏振态的自动补偿。仿真结果显示，普通的反射镜对于偏振态的影响极大，从量子误码率上来看，折射率为1.52的单面精跟踪反射镜将引入40%左右的误码率。而旋光双反射结构最大仅引入了0.25%的量子误码率，特别是在零偏转附近的量子误码率趋近于零。