在耦合波理论的基础上，结合波导渐变曲线给出了普适高阶渐变波导设计方法，研究了95 GHz回旋管内置 TE03模式改进Dolph-Chebychev渐变波导。采用编制的数值计算程序进行优化，得到了可靠的最优几何参量，设计出了紧凑的95 GHz渐变波导。经全电磁场仿真验证，该内置渐变输出结构对杂模的抑制达30 dB，满足设计要求。回旋管的热测实验中测出的模式样图表明，所设计的内置渐变波导有效地实现了回旋管内径变化。该方法可以高效地指导高阶过模圆波导渐变结构的设计。

提出了由棱镜波导耦合装置测量得到的条形波导有效模折射率确定其二维(2D)折射率分布的方法,其中条形波导样品是在磷酸盐玻璃基底上用离子交换方法制备的,采用不同交换时间和不同掩膜开口宽度制备出不同的折射率渐变分布条形波导。计算过程是先给定条形波导二维折射率分布的拟合函数及参数,按照Wentzel-Kramer-Brillouin(WKB)方法和有效折射率方法,由二维折射率分布的拟合函数计算出条形波导的有效模折射率,并将计算出的有效模折射率与测量值进行比较,通过调整修改折射率分布拟合函数中的参数,使有效模折射率的计算值与测量值接近,从而确定出被测条形波导的折射率分布。在掩膜开口宽度、离子交换温度和时间等制备工艺参数与形成的条形波导的折射率分布参数之间建立联系,为可重复性制备高质量的波导器件提供可靠的制备工艺参数。

根据耦合波理论,推导出轴对称渐变波导中,考虑波导壁损耗时的多模传输时域耦合波方程组,并给出该方程组中各模式间耦合系数的具体表达式。据此编写了渐变波导中多模传输特性数值模拟程序。利用该程序计算了在THz波段圆波导中的模式衰减,在THz波段研究波导中的多模传输特性时,必须考虑波导壁的阻抗损耗影响。数值分析了直波导中的模式耦合问题,从而证实了波导壁有限电导率能产生模式耦合这一耦合机制。介绍了利用该程序数值分析波导耦合器和过渡器中多模传输特性的两个例子,利用该程序可对波导耦合器和过渡器中的多模传输特性进行数值模拟分析,进而对结构进行设计和优化。