将两个弱调制导模共振光栅相互垂直放置构成新型正交光栅结构。应用严格耦合波理论计算了横电/横磁(TE/TM)偏振光入射时的光谱特性，并分析了该结构的导模共振现象。研究表明，当改变两光栅间隔距离时，正交光栅结构呈现出较大的光谱可调范围（共振峰间距由0~62.7 nm连续可调）；当分别以TE/TM偏振光正入射时，两种偏振光对应的共振波长位置保持不变、光谱曲线相同，相当于平行双光栅结构对应光谱的叠加。TE/TM偏振光倾斜入射时反射峰发生分裂，同时在入射面为P1面时582.3 nm和590.8 nm共振波长位置处，及入射面为P2面时590.8 nm和612.4 nm共振波长位置处呈现出峰位随入射角的增加保持不变的特性。

通过工程优化方法与衍射光栅矢量理论相结合, 对衍射光栅的结构参数进行了优化设计研究。采用严格的耦合波矢量理论分析表面浮雕光栅的衍射效率特性, 并建立了具有全局寻优特性的遗传算法在衍射光栅设计中的数学模型; 研究了包括双闪耀光栅在内的多种槽型衍射光栅的优化设计。优化设计表明, 该方法对初始设计方案没有特殊要求, 能够快速得到多种槽型衍射光栅的最优结构参数, 优化后光栅的衍射效率可以达到90％以上, 双闪耀光栅经优化设计以后在整个波段均能获得很高的衍射效率。在光栅的设计过程中采用全局工程优化算法进行分析设计, 为高效率光栅的制作提供了理论指导; 同时也为光栅设计的逆问题提供了一种可行的求解方法。