针对周期结构材料的场模拟计算在材料及器件的设计,制造及测量过程中非常重要。针对不同的结构及材料有各种各样的模拟方法。严格耦合波分析方法(Rigorous Coupled-wave Analysis简称RCWA)是一种通过严格求解麦克斯韦方程得到周期介质内及其周围场强分布的方法。它利用介质及相关场强的周期性,将相关变量按傅立叶展开后求解,因此也叫傅立叶模态法(Fourier modal method简称FMM)。这一类的方法针对不同电磁波波长范围,可用于光栅,微电子结构,光子晶体甚至一般的晶体结构等周期性结构的设计,制造及测量等上面。在模拟计算过程中,这个方法由于涉及大量矩阵运算,计算速度较为缓慢。并且算法本身对不同的结构及入射波收敛性差异较大。为更高效地实现结构的模拟计算,考虑从两个方面入手,一个是改进算法提高收敛性,二是利用新的硬件实现矩阵运算的加速。目前在提高其计算性能方面主要的研究工作都是针对算法的。本文从实际应用的角度出发,研究利用GPU(Graphic Processing Unit)(?)(?)速的矩阵运算库来加速整个算法的实现。但这样的运算库只有在矩阵阶次较大时才有加速效果,而严格耦合波分析方法中矩阵规模与算法具体的实现方式有很大的相关性。因此,本文首先分析了RCWA及相关的一个改进算法的实现。然后分析了常见的矩阵运算库,包括只利用CPU实现及利用CPU与GPU混合架构实现的多个版本。通过对GPU特性的分析,从理论上说明了GPU做矩阵运算的优势及不足。然后对算法中常用的几个函数针对CPU和GPU平台进行了测试,验证了这一点。在此测试的基础上考虑算法的实际需要,将几个不同的矩阵运算库结合在一起,设计并实现了一个对外有统一调用接口的矩阵运算库。最后将这个运算库用到RCWA算法的实现中,并实际测试了GPU对算法的加速效果。