高反镜通常用于激光陀螺、高能激光系统等**领域，在加工过程中不可避免地引入表面疵病，会破坏高反射膜系甚至基底，严重影响其性能。目前高反射镜表面较为复杂的疵病依然是研究的重点。针对疵病的光散射特性，结合有限元（FEM)对截面为三角形的连续重复型划痕疵病建立电磁仿真模型，研究高斯光束入射时不同尺寸疵病的积分散射光强变化和不同位置处探测空间散射分布的区别，得到疵病散射光强曲线，能够反映出疵病尺寸变化与积分散射分布的关系以及空间散射最佳探测位置。研究结果对高反射镜表面疵病无损探测方法的研究具有一定的理论指导价值。

在SiNx薄膜中引入微金字塔结构, 综合利用包含界面的薄膜光学微结构的折射、衍射与干涉现象, 实现透反射的调控.通过单点金刚石切削与纳米压印、等离子体各向异性刻蚀技术相结合, 将大面积、高效率、低成本的微结构制备方法推广至光学薄膜中, 实现了多种尺寸的金字塔薄膜微结构的制备, 结构单元尺寸可以在1.5~10 μm之间进行调控.光谱特性检测结果表明, SiNx薄膜微金字塔结构阵列在近红外至长波红外波段, 表现出超宽波段的减反射特性;在0.8~2.5 μm的近红外波段, 反射率低于1.0%; 在3~5 μm的中红外波段, 反射率小于2.5%; 在10~12 μm长波红外波段, 平均反射率低于5%; 与传统的四分之一波长抗反射膜系相比, SiNx薄膜微金字塔结构阵列的减反射效果的实现, 无需膜系设计时的折射率匹配, 简化了膜系结构.研究发现SiNx薄膜微金字塔结构阵列的近红外透射诱导增强特性, 高度为2~4 μm的SiNx薄膜微金字塔结构阵列, 均在2.1μm波长处出现明显的透射诱导增强效应, 且高为4 μm, 底宽为8 μm的微金字塔结构阵列的透射增强作用最为明显, 透射率达到了96%以上.实验检测与仿真分析证明, 透射增强的位置和强度由微结构的形貌尺寸及其结构比例关系决定.

一束光通过屋脊棱镜，在镜内会被分为两条路径传播。两条路径偏振传输特性的差异，导致了零级衍射光斑的分裂现象，严重影响了光学系统的成像质量。为了弄清楚这种分裂现象，利用相干偏振理论，全面研究了不同偏振态的光束通过Schmidt棱镜后的光强分布。此光强分布同时包含了棱镜的结构参数。通过对此光强分布进行分析，得到了对准单色光的如下结论：1) 均匀态偏振光通过棱镜后的分裂双峰间距随着偏振度的增加而增加，且双峰极大值的光强差也随之增加；2) 矫正屋脊棱镜衍射光斑分裂现象的最理想条件为偏振矩阵因子B=0。通过改变单一界面入射角的方式获得不同偏振度的单色偏振光。检测该单色偏振光经过Schmidt棱镜后的衍射分布，得到与相干偏振统一理论分析一致的结果。

为了校正Schmidt 棱镜的偏振像差,消除双像和鬼影像现象,根据棱镜Jones 矩阵B 因子与衍射光强的关系,推导出B 因子与屋脊面反射相移差δ 之间的关系,明确了消除偏振像差,要求B=0 需要屋脊面反射相移差δ=π的条件。采用在屋脊面镀制相位膜的方案,对比了单层膜与多层膜的反射相移差特性,得到了在可见光区实现宽波段消除偏振像差的膜系特性;证明了B=0 是一条可以同时校正所有不同偏振状态入射光偏振像差的有效技术途径。实验镀制了屋脊面相位膜样品,进行了多种入射光偏振状态下的偏振像差检测,得到了很好的消偏振像差结果。

为了分析Schmidt棱镜偏振像差在自然光成像系统中对成像质量的影响，以线偏振光矢量衍射光强分布为基础，利用两种非相干叠加积分模型，获得了自然光通过Schmidt棱镜后完全相同的衍射光强分布关系。通过这个关系式分析得知，自然光经过屋脊棱镜的偏振像差表现为衍射光斑的对称分裂。对分裂导致的像面中心亮度比、分辨率以及所提出的像面变形度等像质评价参数进行了分析计算。结果表明，Schmidt棱镜的成像质量受到其偏振像差的影响严重。Jones矩阵因子B作为棱镜的结构特性参数，影响并决定棱镜的成像质量。B因子的大小就是Schmidt棱镜偏振像差的大小。理论分析及实验结果均表明，B=0为校正Schmidt棱镜偏振像差的一个条件。

为研究施密特棱镜特性参数与偏振像差之间的关系，通过对施密特棱镜偏振和衍射双重效应得到的衍射积分的理论分析，确定了决定施密特棱镜偏振像差大小的4个关键因子，得到了施密特棱镜偏振像差校正所需要满足的条件。实验采用检测施密特棱镜Jones矩阵的方法，分别检测分析了3个不同施密特棱镜的Jones矩阵，明确了施密特棱镜偏振像差完全消除的条件是其Jones矩阵元b=0。实验结果表明，理论分析结论是正确的。

从麦克斯韦方程出发, 可以得到超薄金属膜层光学常数n、k与其厚度有关系的理论依据。采用电阻热蒸发和电子束热蒸发的方法在K9玻璃基底上分别沉积了不同厚度的Cu膜、Cr膜、Ag膜, 由椭偏法检测、Drude模型拟合, 获得了不同厚度Cu膜、Cr膜、Ag膜光学常数n、k随波长λ的变化规律。超薄金属薄膜与块状金属的光学常数相差较大, 随着薄膜厚度的增加, n、k值趋近于块状金属。通过对样品膜层吸收、色散特性的分析, 发现连续金属薄膜在可见光波段对长波的吸收较大, 而且相比于介质薄膜平均色散率高10mn~102nm量级。

一束偏振光经过Schmidt棱镜的两个不同路径，成为两个不同的偏振状态，使得出射光束的偏振态呈现非均匀分布.为了探索偏振态非均匀分布对Schmidt棱镜传光质量的影响机理，将两个路径对应的光波函数引入屋脊衍射积分方程，得到了偏振效应影响的屋脊衍射场强分布.场强分布的数字计算表明：在偏振效应和衍射效应的双重影响下，经Schmidt棱镜出射的光场分布出现了严重变形；对应同一入射线偏振光出现的P、S两分量位相差的差异，使得P、S分量的屋脊衍射光强分布IP、IS有很大差异，这种差异在入射线偏振光方位角为0°和90°时达到最大；而合光波的衍射光强IP+IS是分裂为有一定空间间距的多峰分布，但多峰分布随入射线偏振光方位角的变化比较小.实验拍摄了He-Ne激光经Schmidt棱镜衍射后出射光强分布图.实验结果和理论分析一致性表明：Schmidt棱镜中的偏振效应和屋脊衍射效应导致了一束入射线偏振光分裂为有一定空间间距的多峰光束，严重破坏了Schmidt棱镜的传光特性.