基于在石墨烯片两端外加正负电压构成PN结的方法, 通过调节门电压和偏压，研究了光电导和光吸收与外加电压、无序展宽以及温度之间的关系。研究结果表明，石墨烯光电导在太赫兹区出现了负值，光的透射率增大。在太赫兹区，光电导单调依赖于外偏压和无序展宽，而对温度表现出复杂的依赖关系。在外电压一定的条件下，通过选择合适的温度，可增大光的透射率。该研究结论为石墨烯在太赫兹区的应用提供了理论参考。

以菲涅尔偏振反射理论为依据, 将入射光进行电矢量分解, 推导出影响眩光强度的偏振因子, 并分析该因子在眩光消除中所起的主导作用.根据成像检测模型, 推导出决定眩光位置和眩光区域大小的位移因子, 并分析该因子在眩光消除中起的辅助作用.测量工业上某种工件在相同环境中不同条件下的图像, 将所得图像数据进行抽样对比, 得到在不同偏振和不同位置情况下的图像灰度变化曲线.分析灰度变化曲线与偏振及位置的关系, 并对所提出的理论加以验证.结果表明眩光消除的本质是降低眩光区域与邻域区域之间的光强对比度, 对位移因子和偏振因子的联合调动可实现对眩光几乎完全的消除.

根据洛伦兹电子理论、比尔定律以及朗伯定律,提出了溶液在一定浓度范围内与折射率线性关系的理论模型,并以光纤液体传感器为基础,引入“压差比”的概念,根据菲涅尔公式,从理论上得出溶液折射率与压差比的对应关系。通过偏振光调制法测量在不同浓度的Na2CO3溶液作用下的“压差比”,从而实时、准确地测量液体浓度。采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理。实验结果表明,该方法的测量精度为5‰,与传统方法相比有较大提升。

对电荷耦合器件(CCD)硅基底的光照能量分布进行了建模分析和实验研究。使用原子力显微镜和扫描电子显微镜获取了CCD的关键光学参数, 即微透镜表面函数和二氧化硅增厚层厚度。模拟了垂直入射平面光在硅基底表面的能量分布, 并与飞秒激光辐照损伤CCD的实验图像进行了比对, 二者吻合良好。研究结果表明, 微透镜与二氧化硅增厚层的共同作用使得激光能量几乎完全辐照在感光区, 激光能量呈哑铃形分布。

对施加电场时呈透明态（ON态）的聚合物分散液晶（PDLC）膜用作透明投影屏幕的原理给出定性与定量的描述和分析。在PDLC-ON态测试样品的透光率随入射角变化曲线, 发现S偏振光透光率不受PDLC膜的影响, P偏振光透光率随入射角变化受PDLC膜的影响衰减严重, 发生散射。建立了P偏振光透光率随入射角度变化物理模型, 给出了P偏振光的透光率的表达式。模拟计算得出理论曲线, 与实验曲线相符合, 进而解释了PDLC-ON态作为透明投影屏幕的成像原理。

根据一般条件下电磁场的边界条件，研究了两种介质分界面存在面电荷分布时的反射与透射，证明了这一条件下反射定律和折射定律仍然成立，推导得到存在面电荷分布时入射波平行分量和垂直分量的振幅反射系数和振幅透射系数，即修正的菲涅耳公式。由于不同界面的导电特性不同，两种介质界面的面电荷分布会影响界面的面电导率，修正后的菲涅耳公式与面电导率和自由空间阻抗有关。计算结果表明当面电荷密度或界面特性使面电导率发生较大变化时，振幅反射系数和振幅透射系数及反射率和透射率发生变化。

为解决LED扩展光源照明系统设计时, 优化时间较长且多软件数据传输繁琐等问题, 提出了一种仅用Matlab软件进行快速优化设计的方法。该方法将成像设计中的序列光线追迹原理应用于照明设计中, 并利用菲涅尔公式与照度补偿理论, 提高了照度拟合速度。同时, 通过该方法可将光线追迹与反馈优化紧密相连, 实现对照明系统的一站式优化设计。以一紧凑型(h/d=2.5:1)匀光透镜设计为例进行试验, 结果表明: 给定光源和目标面的参数后, 获得匀光透镜数值解的优化时间仅为8 min, 优化时间缩短近一个数量级; 经SolidWorks成型和TracePro仿真测试, 目标面上的均匀度和光效分别达到86.75%和88.42%, 照明效果提高明显。

为分析光波入射到非磁性光学界面时磁场量H的变化,根据电场量E、H、波矢k之间的关系推导了光波在非磁性光学界面上磁场量H的s分量的反射系数rHs、透射系数tHs和p分量的反射系数rHp和透射系数tHp的表达式,即得出非磁性光学界面上磁场量H的菲涅耳公式。这些公式等价于非磁性光学界面上电场量E的菲涅耳公式。rHs等于电场量E的p分量的反射系数rEp;而rHp等于电场量E的s分量的反射系数rEs。利用rHp和rHs解释了光波在非磁性光学界面上折射和反射时出现的π位相跃变效应和布儒斯特效应等重要现象。

利用折射定律，介质膜两侧折射率不同时多光束干涉理论和菲涅耳公式，精确推导了双沃拉斯顿棱镜的光强分束比的具体表达式。以公式为基础，通过Matlab软件数值模拟作图分析光强分束比随入射角、入射波长和结构角的变化关系曲线。结果表明：在棱镜为介质胶合型时，光强分束比随入射角和入射波长的变化很小，光强分束比基本为1；棱镜为空气胶合型时，光强分束比随入射角，结构角和波长的变化很大。两种情况下，光强分束比随各参量的变化基本呈周期性变化。

研究了超短高斯脉冲光束经线性排列的矩形光阑阵列衍射后的远场光谱奇变现象。基于菲涅耳积分公式, 通过将光阑函数展开为有限项复高斯函数的叠加, 得到了超短脉冲光束经线性排列的小孔光阑阵列衍射后的谱强度解析表达式, 并对衍射场的光谱红移和蓝移现象进行了数值计算和分析, 分析了小孔间距和光阑半径对光谱强度的影响。研究表明：在衍射场的某些观测点, 即在调制函数为零的位置附近, 存在光谱开关现象。