利用空间光调制器可编程的特性，模拟周期、相位调制深度可调的数字正交相位光栅。在分析正交相位光栅结构的基础上，推导了其透过函数、远场衍射光场和衍射效率的计算方法，讨论了光栅周期T与相位调制深度?对正交相位光栅衍射特性的影响。仿真和实验结果表明：在0~π的相位变化范围内，零级光相对光强随着相位深度的增大而逐渐降低，8个1级光光强逐渐增强；当?=π时，零级光相对光强达到最小值0.25，此时一级光衍射效率最高为56.96%；在π~2π的相位变化范围内，零级光相对光强随着相位深度的增大而逐渐增强，而8个1级光光强逐渐减弱。该研究为正交相位光栅的应用提供了理论依据。

为了探索采用常规单模光纤制备弱反射光纤光栅的可行性, 以降低材料成本和传输损耗, 基于相位掩模板法, 在常规单模光纤上刻制弱反射光纤布喇格光栅(WFBG), 并进行了实验验证。建立相位掩模板刻栅系统光场统一方程, 分析光场分布对光纤布喇格光栅(FBG)中心波长和反射率的影响; 采用传输矩阵法分析相位掩模板长度、平均折射率变化对FBG反射率和3dB带宽的影响, 为WFBG刻制提供理论依据。采用248nm紫外准分子激光器在常规单模光纤上刻制WFBG, 分析相位掩模板长度、曝光能量、曝光频率, 曝光次数对WFBG中心波长、反射率和3dB带宽的影响, 制备出反射率和3dB带宽分别约为0.0016, 0.10nm和0.00006, 0.34nm两种窄宽的WFBG。结果表明, 基于相位掩模板法由紫外准分子激光对常规单模光纤多脉冲曝光, 能够稳定刻制WFBG。该研究对WFBG制备的材料选型提供了参考。

基于菲涅耳衍射理论,研究了涡旋光经正六边形排布的多孔阵列衍射后的光强分布,分析了正六边形多孔阵列的结构参数对蜂窝状光场的影响。研究结果表明,衍射光场会随着相位结构发生周期性变化,得到蜂窝状或花瓣状的光强分布;圆孔半径会影响衍射光场的范围,正六边形的边长对条纹的宽度和间距存在影响。

建立了描述厚层光刻胶内衍射光场形成过程的物理模型，并利用傅里叶模方法模拟计算和分析了其内部衍射光场分布。该方法考虑了其界面反射、透射及光刻胶复折射率在空间上的缓慢变化对衍射光场的影响，采用该方法模拟光刻胶内衍射光场具有数值计算结果准确、计算速度快的优点。对厚层光刻胶折射率在几种特殊分布情况下衍射光场分布的数值模拟表明，衍射光场与其复折射率的空间分布有关。由于厚层光刻胶折射率在空间上呈缓慢变化的特点，为降低其数值计算量和编程难度，可以将厚层光刻胶近似为折射率随曝光时间变化的光栅。

根据边界衍射波理论,对反射率呈高斯类函数(n=2)、抛物类函数(n=1,2)以及线性坡度递减分布的腔镜的边界衍射光场作了分析和比较,结果表明了反射率呈高斯类函数分布的腔镜能更有效地减弱边界衍射光场,获得高质量的准几何光学近似的基模光场。