偏振是光的固有自由度，偏振探测提供了光强和波长之外的更多丰富信息。红外偏振探测器在成像、通信、遥感和宇宙学等众多应用中发挥着至关重要的作用。然而，传统的偏振检测系统体积庞大、系统复杂，阻碍了偏振探测的小型化和集成化。近来，片上红外偏振探测器的发展引起了广泛的研究兴趣。本文将重点介绍片上红外偏振探测器的两个前沿研究领域：偏振敏感材料和偏振选择性光耦合结构集成的红外偏振探测器，主要讨论片上红外偏振探测器的研究现状以及未来的挑战和机遇。

全无机卤化铅铯钙钛矿纳米晶CsPbX₃（X=Cl，Br，I）因具有独特的光电特性，近年来在固体照明及显示、太阳能电池、阻变存储器等领域成为研究的热门之选。Mn²⁺是一种比Pb²⁺半径小的过渡金属离子，利用Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶能够实现波长位于600 nm左右可见光区域的橘黄色发射，且能够部分替代钙钛矿纳米晶中的Pb²⁺，降低钙钛矿纳米晶的毒性。然而，Mn²⁺掺杂的卤化物钙钛矿纳米晶仍易受环境中水分子等的侵蚀而导致其荧光特性严重退化。本文采用一种利用四甲氧基硅烷（Tetramethoxysilane，TMOS）和聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate，PMMA）对Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶进行双壳层的包覆方法，并分析了双壳层包覆法对钙钛矿纳米晶稳定性提升的机理。此外，还对比了双壳层包覆的Mn²⁺掺杂CsPbCl₃钙钛矿纳米晶在甲苯和二氯甲烷（Dichloromethane，DCM）溶剂下的发光特性，它们呈现的橘黄色荧光发射强度并未明显下降，且荧光量子产率（Photoluminescence quantum yield，PLQY）能够保持在25%左右。并以此为基础制备了相应的荧光纳米晶粉末，将其运用于潜指纹辨识上，可长期有效地检测潜指纹信息。

为了提高基于深度学习的图像降噪效率，提出了一种基于Res2-Unet-SE的多阶段监督深度残差（Multi-stage Supervised Deep Residual，MSDR）降噪神经网络。首先基于该神经网络，将图像降噪分为多阶段处理过程；然后在各处理阶段，将不同分辨率图像块输入到Res2-Unet子网络中获取不同尺度特征信息，并通过通道注意力机制将自适应学习的特征融合信息传递到下阶段；最后将不同尺度特征信息叠加，完成高质量的图像降噪。实验选择BSD400数据集用于训练，通过Set12数据集进行高斯噪声的降噪测试；通过SIDD数据集完成真实噪声的降噪测试。通过与常见的降噪神经网络对比表明，对图像添加σ=15，25，50的高斯噪声时，经本文算法降噪后的图像PSNR比对高斯噪声消除性能较好的DNCNN分别提高0.03 dB，0.05 dB，0.14 dB；在σ=25，50时，相较于MPRNET分别提高了0.02 dB， 0.06 dB。对含真实噪声的图像，经本文算法降噪后的图像PSNR比CBDNET算法提高0.48 dB。实验分析表明，本文算法在图像降噪上具有较高的鲁棒性，不仅能从噪声中有效恢复图像细节，还能充分保持图像的全局依赖关系。

超表面是一种空间变化的超薄纳米结构，在光学超分辨聚焦透镜或系统中已经得到广泛研究和应用。然而，随着超构透镜聚焦光斑缩小，不可避免产生大旁瓣，限制了透镜视场和应用潜力。本文提出了一种设计大数值孔径(NA=0.944)超分辨弱旁瓣超构透镜的方法。针对波长λ=632.8 nm的圆偏振光，基于硅基超表面PB相位调控，实现了超分辨弱旁瓣点聚焦超构透镜。实验证明，可以实现聚焦光斑半高全宽FWHM=0.45λ，小于衍射极限0.53λ(衍射极限为0.5λ/NA)，旁瓣比Sidelobe Ratio (SR)=0.07。该透镜的应用有望实现超分辨光学器件或系统微型化、轻量化和集成化。

波长为532 nm的绿色激光在大气层中有较强的穿透能力，可用于自由空间光通信和激光三维测绘，为了抑制背景光的干扰，需要半功率带宽小于100 pm的光谱滤波器。因此，设计并研制了基于光学干涉薄膜的超窄带滤光片。将五氧化二钽（Ta₂O₅）和二氧化硅（SiO₂）分别作为高低折射率膜层材料，将熔石英作为基片，采用双离子束溅射沉积方法制备出所设计的光学薄膜。利用可调谐激光器和功率计测量滤光片的透射光谱，其半功率带宽为（60±2） pm，透过率达到62.6%。