相位光栅（PG）标记是微位移测量系统的关键部件，提出了一种严格耦合波（RCWA）法与差分进化算法相结合的共振域PG标记设计方法，解决了标量衍射理论计算精度不足和参数遍历设计方法耗时太久的问题。基于自参考干涉位移测量模型，确定以测量光信噪比（SNR）之和最大为光栅标记设计的评价函数，并研究了不同入射光波长、偏振态和光栅周期下，RCWA法中空间谐波数与计算精度的关系。针对多波长照明微位移测量需求，利用所提方法进行了标记设计，并与常规设计方法进行了比对分析。结果表明：对于3.2 μm周期的PG，横磁（TM）光照射时光栅占空比取0.484，槽深取161.5 nm，此时SNR之和可达到最大值586.63；较常规设计方法，所提方法设计PG标记的时间缩短到了其的0.2%，SNR之和最大提升比例可达到24.4%。

提出脊加载同轴交错圆盘波导慢波结构,并用电磁场仿真软件HFSS对其色散特性和耦合阻抗进行了计算，分析了不同结构参数对其高频特性的影响。研究表明：脊加载同轴交错圆盘波导有较好的色散特性，它比非同轴结构的带宽有明显增加，同时可以降低慢波结构的相速，用作行波管慢波结构时可以降低工作电压。脊加载同轴交错圆盘波导是一种全金属结构，散热性能好,损耗低，在毫米波及亚毫米波段的行波管中有较好的应用前景。

研究了一种用于GW级高功率微波耦合输出的新型线极化高功率微波双工器, 该双工器由周期性的金属圆柱组成。对该双工器的Floquet空间谐波影响因素进行了讨论, 得到了双工器空间谐波选择的重要规律, 并以此设计了一个S/X波段线极化高功率微波双工器。对其进行的低功率冷测实验发现, 该双工器对S/X波段的反射效率和透射效率分别高于97%。在进一步的高功率实验研究中, 利用S和X波段1.8 GW, 80 ns的高功率微波照射没有发现微波击穿。