目前研究人员提出了各种光学天线以线性方式控制辐射图，而较大的非线性效应可以引起天线的折射率的变化，从而改变辐射方向图。通过修正电子的有效质量进而完善Drude模型，可得到氧化铟锡(ITO)的非线性折射率与频率和强度的函数关系，进而可知由ITO制成的纳米天线会表现出极大的光学Kerr效应。本文研究了ITO天线的线性和非线性响应。利用ITO的Kerr效应控制天线的辐射方向图。基于该模型，设计了一种非线性光学天线，实现了覆盖近红外波段（1 000~1 650 nm）的可调谐辐射方向图。进一步，基于ITO和介电材料硅(Si)设计了一种杂化的非线性光学天线。该杂化天线可以更好地利用ITO的强Kerr效应，可以较大程度上对光场辐射进行调控。该工作突破了新型非线性材料的强Kerr效应仅局限于特定共振频率点或者零折射率点这一特点。本研究提供一种用于超快动态控制超材料的新颖方法，可应用于光束转向和光学调制等。

针对遥感卫星对于多频段、多极化探测的应用需求，设计了一套毫米波辐射计天线前端准光学馈电系统，可以实现54?GHz和183?GHz两个频段、H/V双线极化、4个通道同时接收电磁辐射信号，完成地球大气温湿度的有效探测。通过对馈电网络进行仿真建模和分析计算，可以验证馈电系统的输出参数完全满足设计指标要求，最后通过对原理样机各通道远场辐射参数的实验测试，包括照射半张角、交叉极化水平、波束效率等，测试与仿真结果一致，有效地验证了准光学馈电系统设计方案的合理性与可行性。

研究了周期性金属孔阵列的光学和远场辐射特性，实验发现所有样品在中红外波段都有两个透射峰，当金属孔径或者孔阵的晶格常数变大时，透过峰的中心频率发生红移.在透过率的中心频率附近，周期性的金属孔阵列表现出偶极子阵列的特性，其远场辐射特性随着孔径的减小或者孔阵列晶格常数的增大而增强.

运用三维时域有限差分法，研究了完美/缺陷光子晶体特定参量的改变对发光二极管光抽取效率影响，得出优化参量.基于近场远场转换，进一步分析了两种不同类型的缺陷引入及其周边空气孔半径的改变对光子晶体发光二极管远场辐射特性的影响.数值研究的结果表明,通过引入缺陷以及减小缺陷周围空气孔半径能够同时提高光子晶体发光二极管的光抽取效率和远场辐射方向性.

为了研究微纳光纤的导波和远场辐射特性,采用模式理论和衍射理论分析了微纳光纤芯径与模场、z向能流密度、有效模面积和远场强度的关系,并通过拉锥光纤进行了实验验证。结果表明,通过合理设计,微纳光纤的大部分能量在包层中以倏逝波的形式传输,光纤的有效模面积可以超过1000μm2。拉锥光纤的实验证实了微纳光纤可以有效地传输导波并把其辐射出去。