提出了一种窄带通频率选择光窗的快速设计方法，该方法结合遗传算法和等效电路模型，能快速准确地给出特定设计目标下光窗的结构参数。该光窗由石英玻璃及镀制在玻璃上下表面的亚波长的金属网栅构成。利用上述方法，可以在几十秒内直接优化出光窗在特定设计目标下的结构参数。与全波仿真相比较，正入射下等效电路模型的准确度高于93%。利用上述方法对光窗的结构参数进行优化，实现了通带透过系数损失小于1.5 dB、带外抑制大于20 dB、品质因子高于26的性能，同时光窗保持一定的可见光透过率且具有极化不敏感性。结果表明，该方法能快速有效地设计窄带通频率选择光窗。

利用辽宁锦州地区2013年生长季不同土壤水分控制条件下的春玉米冠层高光谱数据, 及对应的植株叶面积指数(leaf area index, LAI)数据, 分析在不同发育期内不同生长状况下的春玉米冠层高光谱特征及其与植株叶面积指数的关系。 采集并计算共313组有效样本, 包括350～2 500 nm波段范围光谱的反射率、 反射率倒数的对数、 反射率一阶导数及LAI, 应用多元逐步线性回归法和偏最小二乘回归法, 对剔除了受大气水分影响较为严重光谱波段的其他波段数据进行降维, 构建叶面积指数的全波段冠层高光谱数据模型, 并进行精度检验与比较。 结果表明, 春玉米LAI与光谱反射率在可见光波段(350～680 nm)、 红外波段(1 430～1 800和1 950～2 450 nm)均呈显著的负相关; 反射率倒数的对数在对应区间为显著的正相关; 反射率一阶导数则在可见光和近红外波段(350～1 350 nm)存在较显著相关波段。 三种全波段冠层高光谱数据在春玉米LAI的线性回归中, 偏最小二乘法在以冠层反射率为自变量的模型构建中, 比多元逐步线性回归拟合度好, 其总均方根误差为0.480 7; 以冠层光谱反射率的倒数的对数及一阶导数为自变量, 应用逐步线性回归法建模, 拟合度较好, 其总均方根误差分别为0.333 5和0.348 8; 三种光谱数据的春玉米LAI两种回归算法中, 以冠层反射率倒数的对数为自变量, 应用逐步线性回归方法建模的拟合度最佳。

提出一种针对光强接收面为离焦曲面的连续相位板(CPP)的设计方法，该方法改进了传统的Gerchberg-Saxton (GS)迭代算法，不再以焦面作为设计目标，在每一次的迭代过程中都考虑实际离焦的影响，以离焦面作为设计目标；同时为了解决曲面设计问题，提出修正重构离焦面上的目标光强函数的方法。模拟计算表明，新的连续相位板设计方法，相对于以焦面作为设计目标的传统方法，可以很好地控制离焦曲面上的焦斑轮廓，得到很高的能量集中度，可满足惯性约速聚变对束匀滑元件相位连续性、光斑包络及能量集中度的要求，较好地解决了离焦曲面上的束匀滑问题。

传统的衍射计算方法都是针对衍射场为平面的计算, 对于ICF靶腔衍射场为曲面时, 计算困难。通过比较常用衍射计算方法的优缺点, 基于层析成像的思想, 提出采用快速傅里叶变换分层计算, 并根据“最相邻”原则拟合曲面衍射场光场分布的快速计算方法。该方法可以计算出任意给定空间曲面上的光场分布, 且具有计算快速、结果精确的优点。模拟分析表明, 当分层数足够大时, 采用该方法可有效解决ICF靶腔内壁曲面光场的计算问题。

提出一种适用于连续相位板设计的改进Gerchberg-Saxton(GS)算法,该算法应用相位展开相关原理,结合滤波处理使GS算法设计的近场相位连续分布,同时提出在GS算法的远场迭代中采用经过修正的振幅函数,可使远场光斑的包络更接近目标函数。模拟实验表明,该方法解决了现有连续相位板设计中相位连续性与靶面光强控制效果难以同时优化的矛盾,可满足惯性约速聚变(ICF)对束匀滑元件相位连续性、光斑包络及能量集中度的要求。

提出了一种利用含有负介电常量和磁导率张量的各向异性超常材料实现偏振分离的方法。通过分析电磁波在无损耗各向异性超常材料中的传输性质以及透射率与入射角度的关系,分类比较了由不同符号的介电常量和磁导率张量组合而成具有不同波矢面的各向异性超常材料的偏振分离特性,比较结果表明波矢面为单叶双曲面和椭球双叶双曲面的各向异性超常材料的偏振分离特性强。前者可以实现入射波中的s分量和p分量中某一分量正折射,另一分量负折射,且在一定条件下可以同时全透射,从而实现大角度偏振分离。后者在一定条件下可实现入射波中的s分量和p分量某一分量全反射,另一分量全透射,从而实现偏振分离。最后,对从各向同性介质入射到这两种各向异性超常材料中的高斯光波的传输进行了模拟计算,结果表明这两种各向异性超常材料可以实现很好的偏振分离功能,有潜力成为新型的偏振分离元件。

针对多次曝光法制作集成衍射光学元件时存在的加工制作复杂,会引入较大的对位误差等问题,基于计算全息中的误差扩散编码原理及部分相干光成像理论,提出采用误差扩散编码方法来设计用于制作浮雕结构集成元件的编码掩模的新方法。给出了利用误差扩散法设计的色分离光栅光束采样光栅(CSG-BSG)集成元件编码掩模,模拟计算了经部分相干成像系统后的空间像光强分布,并与理想的集成元件面形进行了比较。结果表明,校正后均方差为7.5%,体积偏差为10.2%。

考虑厚胶曝光过程中非线性因素的影响及其显影特点,用一套随抗蚀剂厚度发生变化的曝光参数改进的Dill曝光模型,仿真厚层抗蚀剂光刻过程,并比较新曝光模型与原有Dill模型模拟的结果差异.模拟显示,用新曝光模型获得的厚抗蚀剂显影轮廓与实验结果吻合较好;并对厚胶光刻成像机理进行了讨论.通过分析正性厚层抗蚀剂AZ4562的显影轮廓,给出其显影线宽及边墙陡度随显影时间的变化规律,提出应以获得最大边墙陡度作为优化显影时间的思想.对厚度5μm和15μm的抗蚀剂,经计算,可获得良好的抗蚀剂浮雕轮廓的优化显影时间分别为98s和208s.

针对惯性约束聚变激光等离子体诊断系统的特殊需求,提出采用对数型轴锥镜来实现长焦深功能,并采用超高斯边缘匀滑、中心切趾及选择合适的器件参数等方法优化了长焦深器件的性能.模拟实验证明,为了得到满足要求的长焦深、小焦斑、小旁瓣和均匀的轴上及横向光场分布的聚焦光束,对数型轴锥镜的焦深应为3～5 mm;元件中心须采用切趾,而且切趾半径应为15～60 mm;元件边缘宜采用5阶超高斯匀滑.设计出焦深长达3 mm、轴上光强均匀、旁瓣峰值小于中心强度的2%且横向光斑较均匀的长焦深器件,可以满足激光等离子体诊断的要求,并用菲涅耳衍射积分对该元件光场的模拟实验验证了该方法的可行性.

针对惯性约束聚变(ICF)驱动系统特别是其终端光学系统对元件数和元件厚度的限制要求，利用衍射光学元件(DOE)易于集成的优点，提出一种在石英基片的两面分别曝光制作色分离光栅(CSG)和光束采样光栅(BSG)的新方法，仅需一个石英片即可同时实现谐波分离和光束采样的功能。分别采用光学制版和电子束直写的方法制作了色分离光栅和光束采样光栅的掩模，并利用离子束刻蚀的方法加工了色分离光栅-光束采样光栅集成元件。结果表明，此集成元件的三倍频光能量利用率、色分离度以及采样效率等参数均与三倍频光通过色分离光栅、光束采样光栅分离元件时得到的结果相吻合，达到了惯性约束聚变激光驱动器终端光学系统的基本技术指标要求。