Досліджено взаємозв'язок параметрів розмірності фракталів Кантора та поля оптичного випромінювання, що дифрагувало на них. Експериментально виміряно розподіл інтенсивності оптичного поля, що дифрагувало на регулярних, асиметричних і мультифракталах Кантора. Дифракцію змодельовано математично. Розроблено методи діагностики рівня, фрактальної розмірності, коефіцієнта асиметрії фрактала Кантора, вагового параметра мультифрактала Кантора, розмірності та рівня підтримуючого фрактала. Виявлено поздовжню самоподібність залежностей кореляційного експонента полів, що дифрагували на об'єктах - амплітудних смугах Кантора.

Досліджено дифракції пучків, що містять оптичні вихори (ОВ) на краю тонкого непрозорого екрана і щілинній діафрагмі. Виявлено ефекти обертання пучка з осьовим ОВ і регенерацію вихору з його частини, що не містить точки сингулярності. Розглянуто структуру хвильового фронту в області крайової кільцевої дислокації, яка може бути використана як модель кілець Ейрі. Значну увагу приділено вихровій структурі фази та вектора Пойтнінга навколо лінії нульової амплітуди. Обчислено розміри та запропоновано пояснення такої вихрової структури. Експериментально, методом чотирихвильового змішування у кристалі SBN проведено обернення хвильового фронту сингулярних пучків. Встановлено збереження знаку топологічного заряду під час фазового обернення та отримано обернену просторову еволюцію несингулярного пучка, що включає топологічну реакцію народження вихорів. На основі останнього експерименту запропоновано метод контролю якості фазового обернення хвильового фронту.

Розвинуто оригінальний підхід до дифракції електромагнітних хвиль на двовимірних апертурах, до основи якого покладено нову хвильову інтерпретацію строгого розв'язку Зоммерфельда для плоскої хвилі, дифрагуючої на ідеально провідній напівплощині. Зокрема, хвилю, дифраговану в прямому напрямку, розглянуто як суперпозицію двох хвиль: плоскої хвилі, подібної падаючій, але з вдвічі зменшеною амплітудою, та аналогічної за амплітудою квазіплоскої нескінченної хвилі, фронт якої деформований крайовою дислокацією, що розповсюджується вздовж межі геометричної тіні. Розроблено прийоми теоретичного й експериментального аналізу явища, орієнтовані на вичерпне, точне та повне представлення картини поля, що утворюється під час дифракції реального світлового пучка на реальній двовимірній апертурі. Новий підхід сприяє розв'язанню задач підвищеної складності, зокрема, розрахунку полів дифракції за кутів спостереження, що виходять за межі параксіальної області, а також розрахунку дифракції складних, довільно орієнтованих хвильових пучків на двовимірних апертурах довільної форми, надає можливість аналізу оптичного перетворення дифрагованих пучків.

Розвинуто теорію дифракції світла на ультразвуковій хвилі, відповідно до якої досліджено взаємодію в одновісних кристалах за кутів, що дорівнюють подвоєному кутові Брега, а для одержання аналітичних виразів амплітуди просторової складової другого порядку використано метод безперервних дробів. Уперше зроблено порівняльний аналіз амплітудних і селективних властивостей просторових складових першого й другого порядків у випадку дифракції світла на поперечній ультразвуковій хвилі в одновісних кристалах за різними параметрами акустооптичної взаємодії. Установлено, що за цих умов дифракційна ефективність і селективність складових других порядків більшою мірою залежать від поляризації світлової хвилі, ніж аналогічні властивості перших порядків. Запропоновано розв'язання задачі дифракції обмеженого світлового пучка на акустичному цузі малої тривалості, згідно з яким досліджено просторові складові другого порядку у разі дифракції світла на ультразвуковій хвилі під подвійним кутом Брега з використанням спектрального методу. Проаналізовано амплітудні властивості просторових складових першого та другого порядків. Показано, що компоненти другого порядку більшою мірою, ніж перші, залежать від величини відношення кутової розбіжності світлового й ультразвукового пучків. Розвинуто теорію дифракції обмеженого світлового пучка на ультразвуковій хвилі з використанням методу безперервних дробів для розв'язання задач, якщо ширина світлового пучка сумірна з довжиною ультразвукової хвилі або перевищує її у скінченне число разів. Підтверджено, що просторові компоненти першого та нульового порядків стають розмитими,