色偏是评价面板显示性能的重要指标之一。为评估面板关键因素对色偏的影响, 使理论模拟结果符合实际测试结果, 本文研究了ADS类产品子像素状态和偏光片本征模式对面板色偏的影响。首先, 基于RGB &RGBW产品的模拟和测试结果, 理论阐述了两种彩膜方案对色偏的影响, 在此基础上提出一种新的ADS类产品色偏评价方法, 即考虑不同灰阶相邻子像素的相互影响, 对目标子像素的三刺激值进行叠加运算, 进而输出色偏模拟值。在超大视角(θ=-80°, 80°)下, ΔE模拟值与实测值的差值由现有方法的0.19和0.17降低为0.03和0.05。其次比较了偏光片本征模式对色偏的影响, 结果表明ADS双畴设计下O-mode具有色偏优势。本文提出的色偏计算方法与现有方法相比, 对面板色偏拟合效果更好, 同时对于ADS类面板而言, 偏光片O-mode模式是一种能够减轻色偏的设计。

采用直接最小二乘法和自由谐振法对大口径高刚度SiC主镜进行主动校正易引入较多解算误差, 故本文提出以主镜的本征模式进行主镜面型校正来优化解算校正力幅值, 以改进系统校正效果。该方法首先对主镜的响应矩阵进行一系列数学转换, 得到一组相互正交的主镜本征模式, 然后以各模式面形拟合校正目标, 解算校正力。对1.23 m SiC主镜和主动支撑系统进行了有限元建模, 通过仿真验证了提出方法的正确性。在此基础上, 在搭建的1.23 m SiC主镜主动光学实验系统上进行了主动光学校正实验, 并针对实验系统进一步优化了提出的方法。实验结果显示: 利用该方法可将实验系统主镜面形误差由0.23λRMS校正至0.048λRMS, 表明以主镜本征模式进行主动校正, 可有效抑制解算校正力幅值, 提高系统校正能力。该方法适用于大口径、高刚度SiC主镜的主动校正。

通过使用太赫兹(Terahertz, THz)时域光谱系统, 探测从不同长度飞秒激光光丝辐射出的THz脉冲, 观察到THz波在飞秒激光成丝过程中超光速传输的实验现象。进一步的分析表明: THz波在等离子体光丝区域的折射率小于其在空气中的折射率, 这是使得THz波能够在成丝过程中超光速传输的主要原因。由此可以推测: THz脉冲极有可能是在等离子体光丝中进行导引传输的。最后, 通过数值模拟获得了光丝区域内的THz本征模式, 从而验证了上述推测。

对螺旋波纹波导回旋行波管的色散特性进行了研究，通过理论分析推导了螺旋波纹波导的色散方程。进一步对色散曲线进行了数值计算，并着重分析了几何结构参数变化对其色散特性的影响,由此得到了合理的结构参数。同时利用三维电磁仿真软件CST模拟计算了在该参数下螺旋波纹波导的本征模式并与理论结果作对比，误差小于3%。

针对波前曲率传感自适应光学，对比分析了直接拟合法和拉普拉斯算子本征模式法两种闭环控制方法。简要分析了两种方法的基本原理，并建立了36 单元曲率型自适应光学仿真模型，进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。结果表明，与直接拟合法相比，存在最佳模式数量使得拉普拉斯算子本征模式法具有更高的稳定性和精度；尤其是当波前畸变较大时，直接拟合法的稳定性和校正精度明显变差。

针对点目标提出了基于变形镜(DM)本征模式的无波前传感器自适应光学校正方法并进行了仿真和实验研究。由DM 的影响函数矩阵推导出一组符合导数正交关系的DM 本征模式代替传统的Lukosz模式。基于远场光斑的均方半径建立评价函数，利用DM 本征模式系数与评价函数之间的关系求解出各阶模式所需的校正量。通过仿真比较了上述两种模式的校正精度，分析了模式偏置系数对校正精度的影响，给出了算法对不同大小像差的闭环校正结果。基于37单元DM 搭建了实验系统，实验结果表明算法可以有效校正低阶像差，且采用DM 本征模式的校正精度优于Lukosz模式。

针对波前曲率传感自适应光学，介绍了基于拉普拉斯算子本征模式的波前闭环校正原理，理论分析了波前校正误差。建立了61单元自适应光学数值仿真模型，进行了大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真。仿真结果与误差理论分析一致，当模式数量较少时闭环校正精度较低，而数量过多时产生的模式耦合误差也会导致校正误差增大。通过分析模式数量与复原矩阵的条件数之间的关系，给出了一种简便的最佳模式数量选择方法。

利用柯林斯公式，采用有限单元法建立了环形腔本征光场的计算模型，求出了模式横截面上的光强分布。在平面环形腔中，反射镜的像散导致其模式光强分布在弧矢平面和子午平面不对称，基模为椭圆光斑，但高阶模可分离。在非平面环形腔中，随着图像旋转角逐渐变大，弧矢平面和子午平面分量发生了耦合，高阶模的光场分布随坐标旋转角的变化清晰地给出了坐标旋转对光场模式的影响。当采用90°旋转腔时，光强分布近乎轴对称，但与直腔有着本质不同。