基于取样光纤光栅和传输矩阵理论研制了新型光子晶体，采用两种不同介电常数的材料交替排列的周期性结构，根据取样光纤光栅传输理论得到了设计结构的反射系数和透射系数。模拟分析和测试实验表明：所设计的光子晶体结构出现了多个反射峰，光栅长度增大时会导致反射率明显增大，反射峰数目增加，但反射峰的间隔不会发生变化；调制深度增加时，带宽会明显增大；随着折射率调制量的增大，反射峰数目会增加，反射率也显著增大(增大10%左右)。

设计了一种一次性制备双边调制布拉格波导光栅的新方法。通过周期性改变波导的宽度实现波导光栅的空间调制，其优势是利用波导的制备工艺将波导及光栅一次性制备，工艺简单。基于转移矩阵理论，研究了该结构的波导光栅反射谱特性与波导宽度、波导宽度差、光栅占空比及波导宽度变化的形状的关系。结果表明，双边调制比皱阶调制3 dB带宽明显变大，最大反射率稍有增大。当波导宽度差不变时，随波导宽度增大，最大反射率和零值带宽都随之减小。当波导宽度不变时，随波导宽度差增大，最大反射率和零值带宽都随之增大。当波导宽度与波导宽度差均不变时，光栅占空比为1/2时最大反射率最高，零值带宽最大。且波导宽度差足够大时，可通过改变占空比来改变零值带宽。波导变化的形状对波导光栅的反射谱性能影响较小。

利用膜层传输矩阵理论研究折射率调制对布拉格光纤光栅传输特性影响.根据传输矩阵理论计算光栅折射率的调制幅度、光栅长度、调制方法等对布拉格光纤光栅的反射率、反射峰波长和半幅宽度的影响.结果表明：膜层传输矩阵理论与传统传输矩阵法、耦合模理论对布拉格光纤光栅特性分析结论一致;采用高调制长度、低调制幅度可以获得良好的布拉格光纤光栅反射峰,而反射主峰位置改变需用调整调制周期.实验和理论对比分析了主峰在1 550 nm波长的布拉格光纤光栅反射峰情况,验证了该方法的可行性.与传统方法相比,膜层传输矩阵法计算公式简单、运行速度快,可应用于布拉格光纤光栅辅助设计.

有机活性材料的低载流子迁移率使得有机光伏电池的电极收集到的电荷较少。增加活性层光吸收能够增加激子的产生数从而增加电极收集到的电荷, 提升器件的性能。通过对器件模拟的方法, 研究以P3HT∶PCBM为活性层的薄膜太阳能电池的光学性能。 在此基础上, 提出采用镀多层高反射膜的方法改善电池器件的光学性能。结果表明: 活性层厚度对电池器件的光吸收起到主导作用; 镀多层高反射膜在活性层厚度小于160 nm、Ag厚度小于20 nm时能大幅度改善电池器件的光学性能, 光生激子总数随活性层厚度的增加而迅速增多, 并且在活性层厚度约为150 nm时为一个最佳值。

为了理解在三势垒结构中准束缚能级Ez和隧穿寿命对磁场的依赖性，采用传输矩阵的方法研究了在三势垒结构中的共振隧穿过程。分别研究了在三势垒结构中的透射几率特征和隧穿寿命。结果表明：随着中间势垒厚度L的增加，第一准束缚能级E1z增加，而第二准束缚能级E2z却减小。随着磁场强度B和朗道量子数n的增加，与第一和第二准束缚能级(E1z，E2z)对应的寿命τ缩短。对于B=15 和 n=15的情况，L对τ的影响很小。