基于铌酸锂光折变光栅和表面等离子共振(SPR)效应，设计了一种绝缘体-金属-绝缘体结构的滤波器，利用二维有限元法仿真得到，波长656 nm 时SPR 角度为46.399 5°。在定义了光折变复合折射率的基础上，理论推导了SPR 波长对双光束半角的灵敏度。最后研究了铌酸锂晶体内不同光栅周期时，宽光谱光源固定入射激励SPR的光谱特性，发现反射光谱中满足SPR 的波长被滤除；改变光折变光栅周期，SPR 所激励的波长发生偏移。该器件有望用来实现可调谐滤波。

为了实现在一种稳定的材料上制作简单的光栅耦合器，提出了在钛扩散铌酸锂波导上制作光折变长周期光栅耦合器的方案。利用有效折射率法和耦合模理论，确定了耦合器的结构参数，包括光栅周期为74.28 μm，两波导的分开距离为8 μm以及100%耦合情况下光栅的最小长度为2.42 cm。分析了传输光谱，得到3 dB带宽为5.20 nm。模拟结果表明，当光栅长度和偏移距离的容差分别为0.37 cm 和0.21 cm 时，耦合效率可以达到90%以上。该耦合器有望应用于粗波分复用系统。

在 LiNbO3单模波导上利用双光束干涉可形成光折变波导光栅，针对粗波分复用系统提出了通过实时改变双光束之间的夹角进而改变光栅间距，实现可调谐滤波的方案。利用光折变动力学理论，得到光栅调谐时间在毫秒数量级。研究发现，适当提高光强和增加杂质掺杂浓度可提高衍射效率、减少光栅初次建立时间。基于耦合波理论的数值模拟结果表明，增大光栅长度能使衍射效率提高且带宽变小，而增加折射率调制度使衍射效率提高但同时带宽变宽。在折射率调制度为 8×10-5，光栅长度大于 12 mm时，可获得 91%以上的衍射效率和小于 0.08 nm的带宽。

为了对在LiNbO3:Ce:Cu晶体中绿光作为记录光的非挥发全息记录进行优化, 联立求解了双中心物质方程和双光束耦合波方程, 数值分析了平均空间电荷场(SCF)和衍射效率随晶体的氧化还原态、记录光与敏化光的光强比以及深浅中心的掺杂浓度的变化。结果表明, 采用绿光作为记录光在LiNbO3:Ce:Cu晶体中进行非挥发全息记录, 可以记录得到强光折变光栅, 其空间电荷场高达107 V/m;获得高达80%以上的固定衍射效率, 各相关参量都有较大的优化空间。

在对Ce:BaTiO3晶体进行双光束干涉光折变光栅暗衰减特性的实验研究中,发现了暗条件下光折变光栅归一化衍射效率长时间上升的异常现象:在e光偏振、大入射角度产生光折变光栅的实验中,衍射效率在长逾8 h的时间内持续上升.而在e光干涉、小入射角度和o光干涉时均未出现衍射效率长时间上升的现象.分析认为:由于自泵浦位相共轭光的产生和晶体中的两个深能级参与了光折变过程,形成了衰减速度不同、光栅方向垂直的两个光栅,导致了暗衰减时衍射效率的长时间上升.

介绍了光折变全息生成的布拉格光栅由于扭曲而对波分复用应用的影响,提供了一种在器件制作前预先了解光栅扭曲对器件性能影响大小的方法。使用傅里叶分析的方法,对布拉格光栅扭曲引起的相位改变做了修正计算。对修正了相位的光栅,采用严格耦合波分析,计算了光折变全息应用于波分复用的频谱响应。并用该方法计算了不同程度的光栅扭曲造成的频谱响应变化,证明光栅扭曲会直接造成器件衍射效率下降,旁瓣增大,从而使串扰增大,是光折变全息应用于波分复用必须考虑的重要因素之一。对光折变相位光栅衍射图像数据采集的过程作了介绍,并在此基础上将记录了光栅的晶体进行波分复用损耗和串扰特性的测试,实验结果证明提供的方法能够有效预知光折变全息光栅扭曲对器件综合性能的影响。

在非同时读出条件下测量了Ce:KNSNB晶体两波耦合体光栅衍射效率随写入光强比、写入光偏振态和写入光夹角的变化关系,并与同时读出条件下衍射效率变化规律的测量结果进行了比较,发现二者基本一致.利用耦合波理论对实验结果进行了理论分析和拟合,拟合结果和实验数据较好的吻合.

研究了Ce:KNSBN光折变晶体两波耦合作用写入体光栅的衍射效率与写入光偏振态和光强比的关系, 分析了写入光偏振态造成光栅衍射效率差别的原因, 并用修正耦合波理论对实验结果进行了拟合。 实验结果为Ce:KNSBN晶体在全息记录和光学信息处理领域的应用提供了依据。

提出一种新的波导光折变功能光栅制作技术, 利用导波光与空间光干涉, 在Ti:LiNbO3条形波导中通过光折变效应形成波导功能光栅。 该方法也适用制作浮雕型波导光栅。 用该方法, 可制备周期小于二分之一光波长的光栅, 并可灵活地调节波导功能光栅的形成与工作波长。