本论文以微结构光学材料、微结构压电材料为研究对象，设计了缝波导、准周期多参量三基色光源和宽角度消色散消光波片，研究了电磁波与声波的耦合效应，以及电磁波在其中的孤子现象。　　1.设计了用于二次谐波产生的高效高局域的准相位匹配缝波导，通过对缝波导横截尺度参数的选择，优选了可实现高转化效率的结构，并利用准相位匹配技术实现了对色散效应抵消，实现了预期的设计效果。　　2.利用投影法设计了三基欠二维准周期点阵结构，辅以圆形基本图案，通过优化Fourier变换系数，制备了可用于红绿蓝三基色光源的二维准周期光学超晶格，并且通过实验验证了预期的设计效果。　　3.理论上讨论了当压电超晶格的排列轴与压电材料主轴有偏角的情况下，其电磁波与声波耦合产生的声子极化激元的电磁效应。实现了对于同一晶体，在同一偏振电磁波入射的情况下，在不同频率实现两种方式晶体振动。由于不同偏振声子极化激元的耦合效应，得到了椭圆偏振的声子极化激元，并对其介电带隙特性进行了讨论。　　4.根据已有的宽角度消光波片的设计方案，结合在垂直入射下常规采用消色散波片，设计了宽角度消色散消光波片。通过计算，排除了Pancharatnam消色散波片，并用Beckers消色散波片参与设计了两种宽角度消色散消光波片，实现了预期的设计效果。　　5.理论上讨论了在一维准周期和二维周期二阶非线性光学超晶格中，由于非线性参量波的相互耦合抵消衍射效应而形成的孤子现象，计算上验证了孤子传播，理论上利用Lyapunov稳定性定理，宏观的证明了孤子解的稳定性，并证明了整个系统的全局存在性。最后又利用渐进法得到了孤子解的边缘稳定性判据。