利用模式匹配法建立了分析波纹参数具有随机误差的矩形槽同轴布拉格结构反射特性的理论模型,并以一个以基模(TEM)工作于220 GHz附近的矩形槽同轴布拉格结构为例,研究了矩形凹槽的深度、宽度、周期长度以及位置的随机误差对其反射率频率响应的影响.数值模拟结果表明:在给定的误差范围条件下,凹槽宽度与位置的随机误差对该结构的反射性能影响较小,而凹槽深度与周期长度的随机误差是影响结构反射特性的主要因素,因此在结构的加工制备过程中应视器件性能要求严格控制两者的制造公差.

入射光在光栅内传输时将激发产生离散模.本文采用模态法调节光栅内离散模的传输特性，使TE和TM偏振光所激发的0、1模为传输模，其余高阶模为消逝模.通过调控0模和1模间的累积相位差，对衍射光进行调控，实现了－1级近100%的高效衍射.采用模态法分三部设计了共振域的矩形全偏振闪耀光栅：1）根据光栅的共振条件给出光栅周期，光栅周期越大槽深越小；2）根据特征模方程计算出光栅占空比；3）根据耦合模条件计算机光栅槽深.实验结果表明，该光栅的TE和TM偏振光同时具备近100%的－1级衍射效率.给出了633 nm波长－1级矩形石英全偏振闪耀光栅的典型设计实例，计算结果表明：所设计的全偏振闪耀光栅对TE和TM偏振入射光的－1级衍射效率分别高达96.7%和98.1%，且具有较宽的入射角及入射波长的变化适应范围，较大的制作容差.

为深入研究高功率微波(HPM)作用下介质窗沿面击穿破坏的物理机制，探索提高闪络场强阈值的方法和途径，开展了介质窗表面矩形刻槽抑制电子倍增的理论与试验研究。首先根据动力学方程建立了介质窗表面电子倍增模型并分析了介质窗槽内电子运动轨迹，考虑了矩形槽结构对表面微波电场的影响，理论分析表明在闪络击穿的起始和发展阶段矩形槽可有效抑制电子倍增。在S波段(2.86 GHz，脉宽1 μs)下开展了介质窗表面矩形刻槽的击穿破坏试验，试验结果发现表面矩形刻槽可大幅度提高微波传输功率，在槽深(1.0 mm)一定时不同的刻槽宽度(0.5 mm和1.0 mm)对应的微波功率抑制范围不同。采用PIC-MC仿真模拟槽内倍增电子的时空演化，仿真结果很好地验证了试验现象。

为了将槽波导端与标准矩形波导相连接, 设计了一种适用于折叠槽波导结构行波管的输入输出过渡波导,可将其视为槽宽渐变的双槽加载矩形波导。利用电磁仿真软件CST微波工作室对该结构进行仿真计算, 讨论了各个结构参数对其性能的影响。对比了直线渐变、抛物线渐变和指数渐变3种槽宽渐变规律在W波段对其传输特性及损耗特性的影响。研究结果表明:指数渐变结构的驻波系数小于1.15的带宽比其他两种结构都要宽, 且在90~99 GHz、驻波系数小于1.25时, 该结构的整体长度也远小于另外两种结构, 能够实现良好的过渡效果；而直线渐变结构的损耗在90~97 GHz为最低。

利用机械线加工技术设计矩形压力槽制作了周期为600 μm，周期数为60的长周期光纤光栅.实验研究了所制作长周期光纤光栅的温度和压力特性，并通过调整光纤和压力槽之间的角度改变长周期光纤光栅的谐振波长.采用此技术制作的长周期光纤光栅最大谐振峰值可达15 dB，通过调整光纤与压力槽之间的角度可使谐振波长变化超过12 nm.

本文引进满足均匀矢量Helmholtz方程的矢量波函数作为基矢,对矩形槽光栅的槽内和槽外的光场分别进行矢量平面波展开和矢量模式展开,并由耦合条件导出了求解展开系数的方程组,可进行数值计算.该方法可研究入射场的方向和偏振任意时的衍射效率、偏振特性变化等问题.在p偏振和s偏振的特殊情况下所得到的公式与用标量模式理论得到的结果一致.