本文提出了一种基于空间填充曲线的超构表面结构，利用理论分析、数值仿真的方法研究了该超构表面的近场电磁特性，实现了高度局域及高品质因子(Q-factor)的多阶人工局域表面等离激元共振(spoof plasmon resonances)。我们发现采用不同结构形状和尺寸的空间填充曲线均可产生共振频率规则分布的多阶谐振模式，通过调整结构的等效波导长度，可同时获得高的谐振波长/结构尺寸压缩比与高品质因子。空间填充曲线所支持的人工局域表面等离激元由磁偶极子与电偶极子模式交替支持；其余参数不变的情况下改变空间填充曲线的分布形式，结构所支持的表面等离激元的谐振特性不受形状曲折的影响，而只与等效波导总长度有关。此外，近场模式的强度分布随着空气波导的走向而改变，可根据实际需求对结构进行特定排布。本文的研究结果对设计基于空间填充曲线的小型化高品质因子电磁谐振器件具有重要的指导意义。

将深度学习模型应用于超构光栅分束器的逆向设计，可以在全局范围内获得具有良好均匀性和高衍射效率的结构。利用基于全局拓扑优化的深度学习模型，围绕超构光栅分束器的结构设计和衍射效率及均匀性等光学性能展开了一系列的研究。在波长为900 nm的入射光下，基于全局拓扑优化深度学习模型设计出大角度高衍射效率超构光栅分束器，设计的分束角为120°与150°时衍射效率分别达到95%与85%。