以最小周期单元包含5个格点的新型Lieb晶格(Lieb-5)为平台,将Lieb-5晶格的格点根据其空间位置分成中心格点和边缘格点,用光束传输法研究具有不同强度值的两组格点对异相八极光束传输的影响。仿真结果表明:无论是采用格点入射还是非格点入射,当中心格点的强度小于边缘格点的强度(两组格点强度为2∶3)时,光束在传输过程中始终保持八峰形状,呈现出强局域性;否则,光束在传播过程中无法始终保持八峰结构,入射格点之间的能量随着传播距离的增加而呈周期性地相互耦合,呈现出一种弱局域性;原因是Lieb-5晶格特有的拓扑结构产生的几何阻挫性能抑制了光束的离散衍射,若晶格的束缚性、光束的衍射效应和异相光束的相互作用达到平衡,则能保持八峰结构,否则光束不能始终保持八峰结构。

以强激光系统和自聚焦理论的研究为出发点, 主要采用光束传输法和光线追迹法分析了非线性介质下的强激光光束传输过程。并且, 基于适合于非线性介质下光线追迹的亚当斯法和基于梯度信息的光强分布的恢复算法, 仿真模拟出光强与透镜厚度、介质折射率、透镜曲率半径以及入射光束半径的关系; 同时结合光学设计软件, 不仅得出了折射率与光强的乘积与焦点位置的变化关系, 还通过点列图中的数据直观地反映出系统结果的成像质量, 最后对光线追迹法和光束传输法两种光学方法进行了对比分析。仿真分析结果可以判断出系统的哪些部分容易受到自聚焦的影响, 进而可以通过改进某些参数的大小, 减少并消除其不利影响, 找到适合于强激光系统的最优方法。

在建立了侧边抛磨光子晶体光纤D型光纤光学模型的基础上，采用三维有限差分光束传输法计算和分析了侧边抛磨光子晶体光纤的光功率衰减、传输模场等与抛磨区几何参数（剩余半径、轴向旋转角、侧边抛磨区长度）的变化关系。结果表明，当剩余半径大于-1.5 μm时，侧边抛磨光子晶体光纤的光功率衰减随着剩余半径的减小而增大；光沿着光纤传输时，基模光传输到抛磨区光功率发生衰减，经过抛磨区后，基模光功率出现回升。沿不同的轴向旋转角方向侧边抛磨，剩余半径大于0.5 μm时，侧边抛磨光子晶体光纤的光功率衰减随着剩余半径变化的差别较小；剩余半径足够小时，光沿着光纤传输到抛磨区时，会产生高阶模，沿轴向旋转角θ=30°侧边抛磨时基模模场分布分散程度最大，且在抛磨区产生更多的高阶模。剩余半径大于1.5 μm时，抛磨光纤长度变化对输出光功率影响很小，剩余半径小于1.5 μm时，输出光功率透射率随着光纤抛磨长度的变化呈振荡变化。分析结果可为侧边抛磨光子晶体光纤的器件制作提供理论指导。

针对交叉多模光波导结构，基于光束传输法（Beam Propagation Method, BPM）对其传输特性进行了分析，通过对方形多模光波导模式Exp,q的分析发现，对于相同的模式序数p，随着传输模式阶数q的增加，交叉光波导的传输特性基本保持不变；随着模式序数p的增加，小的交叉角度更易引起交叉光波导的相互干扰。

设计了一种简单有效的基于最佳匹配层的三维有限差分光束传输法, 可以分析光束在三维广角情况下的线性与非线性传输特性。数值模拟结果证实了该算法的正确与可靠性。

以有机聚合物脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层厚度条件下对称脊波导的偏振特性，并在此基础上分析了非对称脊波导的偏振特性，研究了平板芯层短边宽度对偏振特性的影响。结果表明：非对称脊波导结构的引入对偏振特性影响较小，其双折射随平板芯层短边宽度的减小而减小。当脊高为1.3 μm、平板芯层短边宽度为2.0 μm时，非对称脊波导双折射能控制在可接受范围。

报道了由两个N×N三维多模干涉耦合器和一段阵列相移波导组成的三维光开关.首先利用导模传输法分析了三维多模干涉耦合器的一般成像原理，并推导出了其成像位置以及相位矩阵.在此基础上，通过场传输矩阵法建立了光开关的传输方程.利用该传输方程计算得到了光开关工作时，阵列相移波导的相位条件，并通过三维有限差分光束传输法进行仿真验证，给出了光开关工作时的插损、串扰指标，以及光开关输出功率随相移波导相位变化的关系.

文章采用91 μm厚的石英半波片来降低器件的PDFS (偏振相关频率漂移)，在放置半波片位置采用优化的楔形波导结构，将插入半波片带来的附加损耗降至0.41 dB。并通过广角三维光束传输法，对DQPSK(差分正交相移键控)解调器在C波段进行了仿真。结果表明：采用这种结构设计出的器件具有低插损值和高消光比。

采用空气限制的InP基波导，利用其弯曲半径小的优点，设计了一款紧凑型4×4 MMI(多模干涉)合波器，整个器件的尺寸为3 890 μm×100 μm。在输入/输出波导与多模干涉区域之间引入了锥形波导，有效改善了MMI合波器的性能。并通过广角三维光束传输法对器件进行了模拟仿真，得到优化参量，从而实现了其结构的优化。

以有机聚合物非对称脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法(FD-BPM)，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层平板短侧宽度条件下非对称脊形波导的基模截止和单模条件。得出：在芯层高度一定的情况下，基模截止区域和单模区域均随脊高或脊宽的缩小而增大，单模区域随脊形波导芯层平板短侧宽度s的减小而减小；其尺寸以选择芯层厚度h≥1.5 μm，脊高(H-h)≤0.4 μm，脊宽4 μm≤w≤8 μm，芯层平板短侧宽度s=2 μm较佳。研究表明，非对称脊波导单模条件区域仍能满足实际应用要求。