光学干涉测量技术得益于高灵敏性和高重复性常用于位移等几何量的高精度测量。为了实现纳米级位移精确测量，以涡旋光与平面波干涉模型为基础，建立并验证了花瓣状干涉图旋转角度与位移的线性关系，提出一种微位移测量方法。位移测量模型使用涡旋光束干涉光路，经仿真验证了原理的可行性，并搭建位移实验系统进行测量实验。实验结果表明，当位移量为200.0 nm时，测量结果为196.3 nm，误差为3.7 nm，误差百分比为1.9%，可实现纳米量级的微位移测量。与传统的球面波干涉、共轭涡旋光干涉等位移测量方案相比，该微位移测量方法在测量可靠性和测量精度方面均具有明显的优势。

受到电子学领域双层扭曲石墨烯的启发，莫尔光子晶格的多种莫尔构型被证明具有光子局域等特性。将两个相同周期的Lieb子晶格旋转角36.87°叠加构造了Lieb莫尔晶格，并基于平面波展开法计算了其能带结构。结果表明，相比于常规的Lieb晶格，Lieb莫尔晶格的无量纲化光子禁带宽度最高可增加0.25，并且禁带中心发生了蓝移，因而更适合在光通信领域的应用。数值计算结果表明在Lieb莫尔晶格的能带结构中还具有平带，其特性可通过改变介质柱的几何参数进行调控，最高平整度可达到0.001 872 2。通过计算平整度最高时的电场分布，发现了局域的现象。基于Lieb晶格的莫尔构型可为光子晶体研究提供新的方法，也为研究复杂光子晶体结构提供新的平台。

提出了一种散射子尺寸梯度型光子晶体平板透镜，该透镜在TM偏振和TE偏振模式下可同时实现对点光源的成像及对平面波的聚焦，且在TM偏振模式下成像及聚焦均突破了衍射极限，而在TE模式下均实现了亚波长成像及聚焦。该平板透镜无需任何偏振附加组件便可实现偏振不敏感成像及聚焦，有望用于设计多功能新型光学偏振不敏感成像及聚焦器件，可应用于实时生物显示、高密度光存贮及微电子光刻等领域，提高梯度光子晶体平板透镜的应用潜力。

采用滤光片进行带通滤光是航天遥感相机实现多谱段成像的主要手段。滤光片一般使用平板玻璃作为基体，在平板玻璃两个通光表面镀带通的光学膜层，实现滤光的作用。所以对于滤光片而言，可以使用平面波透射波前评价其成像性能。干涉仪使用的测量光为单波长，无法实现全谱段覆盖。随着滤光片使用谱段数量的不断增加，干涉仪激光波长将不在滤光片的带通范围内，导致无法对其透射波前进行测试。为了解决滤光片带通谱段不包含干涉仪使用波长下的透射波前评价难题，提出了一种解决方案，使用单谱段干涉仪，结合滤光片镀膜前的前、后表面面形和透射波前、镀膜后的前后表面面形数据，研发了一种平面波透射波前的计算算法，得到仿真的镀膜后滤光片的透射波前数据，并以此来评价滤光片的成像性能。给出了透射波前仿真算法的详细理论推导。试验数据表明，在使用632.8 nm干涉仪波长下，滤光片镀膜后透射波前RMS的仿真精度小于0.004λ。该方法能够扩展应用在红外滤光片的测试中，实验使用3.39 μm的干涉仪测试，得到仿真误差约为0.002λ，均能实现较高精度。且在满足测试精度的前提下，有效降低了测试成本。