相较于传统的单模光纤布喇格光栅(FBG)传感器, 少模FBG传感器在测量时不易受到外界无关参量的影响, 精度更高, 但其在光栅参数设计上缺乏相应的理论依据。针对此问题, 基于FBG耦合模理论, 利用OptiGrating和Matlab软件模拟分析了纤芯中存在LP01模、LP11模的少模FBG的反射谱。仿真结果表明: 区别于传统单模FBG的单峰结构, 少模FBG的反射谱具有三峰结构, 光栅周期、光栅长度和折射率调制深度的变化会对各波峰的反射率及中心波长产生规律性的影响。

基于Stoilov算法的相位测量轮廓术(PMP)三维测量过程中，由于其表达式中四种奇异现象的存在，致使用Stoilov算法时出现解相错误，所以不能很好地重构三维物体。采用统计逼近的方法补偿Stoilov算法表达式中出现的异常点，弥补了Stoilov算法的缺陷。同时Stoilov算法对光栅周期及条纹对比度比较敏感，当光强变化较大时，相移图像对应的像素点发生突跳，影响测量精度。因此，提出一种基于统计逼近的Stoilov优化算法的光栅参数优化方法以提高测量精度。实验模拟不同的物体，发现存在重构三维物体时均方差最小的光栅周期和光栅条纹对比度，验证了光栅参数优化设计的可行性。

文章建立了光纤激光频谱组束的体光栅参数优化模型。研究结果表明，随着体光栅空间频率和折射率调制量的增大，体光栅所允许的光束谱宽减小，光束发散角增大，得到空间频率和折射率调制量优化选择参数。文章还对所选取的体光栅参数进行频谱组束的效率进行了分析。研究表明，采用优化参数的体光栅的频谱组束效率可提高至95%以上。

光栅参数测量技术是衡量光栅制作水平的重要标准。本文从直接测量法和间接测量法两个角度对现阶段较成熟的光栅参数测量技术进行了研究。重点介绍了原子力显微镜(AFM)测量法、扫描电子显微镜(SEM)测量法、激光衍射(LD)测量法以及散射测量术的测量原理和研究进展，指出了这些方法各自的优缺点和适用范围。AFM测量法和SEM测量法均可测得光栅的局部形貌信息，可用于检测光栅表面形貌缺陷; LD测量法和散射测量术反映的是激光照射区域的平均结果，其中LD测量法能得到光栅周期参数，而椭偏测量术能得到光栅周期以外的其他形貌参数。这些方法测得的光栅参数结果比较吻合，其中LD测量法不确定度最小，AFM次之，SEM最大。文章最后对未来光栅参数测量技术的发展方向进行了论述。

基于耦合波理论,提出了一种推导反射体布拉格光栅衍射效率方程的新方法。在被推导的衍射效率方程基础上,获得了平面单色和高斯光束反射体布拉格光栅衍射的详细理论模型,分析了平面单色、发散单色和多色光束的衍射效率。结果表明:平面单色波的角和谱选择性随光栅厚度和空间频率而变化,角选择性的范围从低于0.01mrad到超过100mrad,谱选择性的范围从低于0.1nm到超过100nm;当光束的角发散或谱宽等于光栅的角选择或谱选择性时,光栅能提供超过88%的衍射效率;当光束的角发散或谱宽远小于光栅的角选择或谱选择性时,光栅衍射效率下降不明显,不到平面单色波的1%。

提出了一种利用光栅透射光谱的正负一级能量之比，通过结合正单纯形优化算法反演衍射光栅参数的新方法。在理想光栅(以正弦面型光栅为例)透射光谱曲线上叠加高斯噪声模拟了实验测量曲线；通过结合正单纯形优化算法进行模拟反演得到了光栅的折射率和光栅深度等参数。结果表明，相对误差小于2%，具有无损伤、操作简便、可重复、易推广、成本低等优点。

基于傅里叶光学的知识,分别对量子阱红外探测器的一维和二维光栅耦合模式进行了研究,得到器件的相对吸收率随波长和光栅周期之比的变化曲线,把此曲线作为优化光栅常数的依据.对于给定峰值波长的探测器,在波长与一维光栅周期之比为1时,吸收率最大;波长与二维光栅周期之比为0.7时,吸收效率最高,结果与已发表的数据相符.此外,还对刻蚀误差的影响进行了讨论,当实际刻蚀的光栅常数与优化的有偏差时,耦合效率降低.