针对车辆回复反射器光度性能的测试需求, 为了满足测试光源在远距离照射面上高均匀度光斑的要求, 设计一种远距离投射照明光源。光学系统采用了反光碗氙灯光源、导光管以及准直透镜的设计型式, 能够实现光能的有效利用及远距离传输, 可在远距离处形成均匀的接近于平行光的照射面。光学系统设计中加入了旋转调节机构, 可完成照明系统连续调焦功能, 能够实现在远距离照射面上对均匀光斑尺寸进行连续调节, 在照明距离为30 m~40 m的不同照射面上均得到不同尺寸的均匀光斑, 照射面上Φ250 mm~Φ300 mm内的光斑不均匀性小于5%。

针对现有激光吸收率测量的不足, 在总结现有激光吸收率测量方法基础上, 设计了一种积分球法激光吸收率测量装置。增加了导光管结构, 并对光源进行了监测, 对光束进行了调制。采用相关检测和同步采集等方法, 有效地去除了背景噪声、探测器及检测电路噪声对测量的影响。并实验比较了安装导光管前后装置对样品吸收率的测量影响, 并对多个样品进行实验。结果表明, 对于样品反射率在10×10-6~10 000×10-6范围内, 装置的测量误差可以达到±2%以内, 实现了激光吸收率的高精度测量。

传统的数字光处理(DLP)技术无法收集利用数字微镜(DMD)芯片上微镜处于 “OFF”态时反射的光线，针对这种缺陷，提出一种基于新型导光管的微型DLP投影光学系统的设计方案，该系统包括LED、导光管、色轮、准直系统和投影透镜。提出在锥形导光管的基础上加上一根弯型的导光管和复合抛物面聚光器(CPC)用来收集被DMD反射的多余的光线。先用非成像光学的理论分析和计算出各部分的相关参数，再用ZEMAX软件对准直系统和投影透镜进行结构优化，最后用TracePro软件建立模型并仿真，仿真结果表明：随着“OFF”态微镜数量的增加，收集光管提高系统光能利用率的能力先增加后减小。相比没有收集光管的情况，当DMD芯片上处于“OFF”态微镜数量为50%时，导光管提高的光能利用率最多，为5.91%。

针对高压隔离光电耦合器的隔离电压提高到22kV后信号传输特性恶化的问题，提出了在光源和探测器间引入导光管结构的方法，利用导光管的聚光特性弥补间距增大导致的探测器对光源发散角的降低，使探测器接收到足够的光功率，以保证器件的信号传输特性满足要求。对探测器接收光功率占光源光功率的比例进行了对比计算，结果表明，使用导光管的22kV高压隔离光电耦合器可获得与10kV产品相当的信号传输特性，通过样品的制作与测试验证了该计算结果，表明上述方法可行。

介绍了一种采用导光管耦合的钕玻璃多程行波放大结构。在分析导光管结构参数与耦合效率关系的基础上，设计了包含8个激光二极管阵列的抽运结构,并模拟了输出情况。该抽运结构将168个bar条发出的抽运光会聚在8 mm×8 mm的范围内，获得7.3 J的能量输出。根据该抽运结构的输出特性，设计了以钕玻璃作为工作物质的旋转多程行波端面抽运放大结构，并在信号光注入能量为300 μJ时实现了能量为15 mJ的放大输出。

利用激光二极管作为光源，对红外触摸屏的原始结构加以改进，用激光和导光管的组合来取代单排发光二极管，设计了一种具有微结构的导光管.导光管采用PMMA材料，其折射率n2=1.49，在全反射的条件下，导光管微结构的几何参量通过解方程的方式获取.分别建立了导光管的光学和机械模型,建模结果表明，本文所提出的触摸屏的设计方法能够改善传统红外触摸屏存在的分辨率低、触摸方式受限制和易受环境干扰而误动作等技术上的局限，同时彻底改善了原始红外触摸屏的性能,从而克服技术和物理规律限制，满足红外触摸屏的提高分辨率和实现大尺寸的要求.

微细侧发光导光管可以将LED点光源转化成线光源。为了同时发挥LED光源和CCFL光源的优势，本文对导光管模型进行了改进，使不同长度导光管均能满足良好的出光性能。在网点公式基础上引入非线性修正参数α，并找到导光管长度与α的对应关系，得到不同长度导光管的优化网点排布形式。针对较短导光管光能利用率偏低的问题，采用导光管一端入光，另一端镀反射膜的方法，可显著提高光能利用率。模拟结果表明，该类导光管光能利用率达到63%以上，亮度均匀性达到93%以上，可应用于大中型尺寸的液晶背光模组中。

提出了一种用于背光模组的三基色微细导光管的设计方案。该导光管结构可取代传统的线光源冷阴极荧光灯管(CCFL)，并保留其导光板设计成熟的优点，在保证环保、提高对比度的同时将色域提高150%。对三基色微细导光管在光学软件中进行建模，并理论推导能够均光的网点半径排布规律，将该微细导光管与三基色LED光源相结合实现时间混色，省略彩色滤光片，提高光能利用率及空间分辨率。模拟实验表明，该微细导光管的光能利用率达66%以上，亮度均匀性达95%。取代CCFL后结合时间混色技术实现色序法显示，该新型背光源的总体光透过率为12%，较传统的CCFL背光源光透过率提高一倍以上。

由于半导体激光器(LD)在快轴和慢轴两个方向上发散角的不一致和耦合结构的缩束作用, 从耦合结构输出的抽运光在经过空间传播后会发生劣化而降低效率。而通过调整激光二极管抽运堆栈结构中激光二极管阵列(LDA)的排布方式, 可以改善耦合结构出口后一定距离处光场的空间分布, 从而更好地保证抽运光与信号光的匹配。在通过对耦合结构出口的光场追迹分析后, 得到了激光二极管堆栈(LDS)排布结构对耦合结构出射光空间分布特性的影响。通过某工程的实验验证, 得到了良好的输出光斑和接近90%的传输效率。

采用光线追迹的方法研究了半导体激光二极管阵列(Laser Diode Array,LDA)抽运的耦合导光管的效率特性。分析了耦合导光管在理想情况下的反射率,并对不同参量的耦合导光管进行了模拟,得到了耦合导光管的反射率与结构参量之间的变化关系。提出了耦合导光管侧壁等效反射次数的概念,并通过光线追迹和数值拟合得到了等效反射次数与耦合导光管结构参量之间的近似数学表达式,最后通过实际工程设计实验对上述模拟进行了验证。