仿照罗兰圆光学系统构造罗兰球光学系统，在罗兰球中简化电磁波的瑞利 索末菲标量衍射积分公式，推导出折射率阶跃分布的弱导光纤LP模衍射场分布和空间频谱的计算公式。提出LP 01模远场衍射分布存在类似于平面波圆孔夫琅禾费衍射艾里斑的中央亮斑概念，并给出中央亮斑角半宽度的计算公式。

从电磁波的瑞利索末菲标量衍射积分公式出发,利用罗兰圆结构特殊的光学性能,在平面坐标系中简化标量衍射积分公式,推导出横截面折射率阶跃分布的平面波导端口衍射场分布的计算公式,并导出常用的对称结构介质平面波导和金属平面波导端口衍射场的空间频谱,阐明平面波导端口衍射场就是驻波衍射场的本质.

基于Marcatili近似理论，给出了一种矩形光波导Ey00模模场的近似表达，根据平面波角谱理论，推导出了矩形光波导Ey00模衍射场的空间频谱表达式，探讨了其x轴方向上的空间频谱分布特性，分析了矩形光波导Ey00模在x，y轴方向上的光传输因子M2，并采用方形桶桶中功率对矩形波导Ey00模空间频率半宽度进行数值分析，得到了由方形桶桶中功率定义的矩形光波导Ey00模空间频率半宽度随归一化频率变化的关系曲线。