利用定向耦合器代替Y形分支结构,在X-cut铌酸锂(LN)基底上设计了一款具有低驱动电压、高调制参数的马赫-曾德尔(M-Z)型电光调制器。采用有限元法对定向耦合器的原理及影响因素进行了详细分析和精确计算,并对电光调制器的关键结构参数进行了优化。结果表明:光波沿着定向耦合器传播时,能量在两波导中来回交替,呈正弦和余弦函数分布,并且耦合长度随着其间距的增大而快速增大。在调制臂长为3 cm,光波长为1550 nm的情况下,单臂调制所获得的半波电压V_π为2.22 V,调制参数S₂₁为-51.13 dB。通过对调制臂进行截面分析,给出了电场E_x分量、电位移矢量D_x分量和光模分布,并求得重叠积分因子为0.486。同时还表明脊形波导结构有利于提高电光作用效率。当脊高为1 μm时,重叠积分因子为0.714,相较于平板波导,其电光重叠积分因子提高了46.91%。

利用感性表面(金属栅格)与容性表面(间隔的金属环形贴片)之间的耦合机制制备了微型频率选择表面(MEFSS)。依据传输线理论给出电感、电容近似公式，定性分析了MEFSS结构参数，采用全波分析矢量模匹配法计算了不同几何结构参数与耦合层电参数MEFSS的传输特性。通过镀膜与光刻法在500 μm厚聚酰亚胺膜两侧以矩形排列方式制备了12个0.125λ集总电感单元与集总电容单元，利用自由空间法测试了240 mm×240 mm MEFSS样件的传输特性。结果显示，测试样件中心频点为14.636 GHz，透过率为-0.382 dB，-3 dB，带宽为2.17 GHz时，单元尺寸为0.125λ; 当单元尺寸变小时，中心频点向高频漂移，其透过率下降; 固定单元尺寸，中心频点随固定电感宽度、电容间隔和环形贴片宽度的增加而向高频漂移; 耦合层厚度增加0.4 mm，中心频点向低频漂移1.4 GHz，且透过率降低2.6 dB; 相对介电常数由3.5变为2，中心频点向高漂移2.8 GHz。结论显示，利用感性与容性表面耦合机制能制备单元尺寸为0.125λ的FSS，其具有微型化、宽通带和对入射波角度不敏感的特点。

对Y环单元进行改造得到了叠加Y环单元图形，以延迟频率选择表面(FSS)的高次谐振，实现无干扰的单通带滤波器。运用谱域法分析得到的叠加Y环单元，并与Y环单元进行对比，分别讨论其角度稳定性、极化稳定性、-3 dB带宽和高次谐振点。分析表明：当中心频点同为17.6 GHz时，叠加Y环单元具有更窄的带宽，而高次谐波向后延迟6.5 GHz，并保证了良好的极化稳定性和角度稳定性。叠加Y环单元臂长从2.78 mm增大到3.18 mm时，中心频率从17.6 GHz下降到14.1 GHz；臂宽从1.1 mm增大到1.5 mm时，中心频率从17.6 GHz提高到20.6 GHz，带宽变大；单元间距从7.2 mm增加到8 mm时，带宽从4.5 GHz减小到3.5 GHz，中心频点不变；缝隙宽度增大时，带宽变大，中心频点升高。在微波暗室中对叠加Y环单元FSS进行测试，结果与预期一致。结果表明，叠加Y环单元在保证角度稳定性与极化稳定性前提下，能够延迟高次谐振点，为工作频段内实现单通带滤波器提供了新的思路。

分析了对称双屏频率选择表面(FSS)结构如何实现Butterworth型FSS和获得 "平顶"和"陡截止"的 "矩形化"滤波特性。结合平面波展开法与互导纳法, 给出了缝隙阵列导纳和缝隙阵列之间的互导纳。以Y孔形单元为例, 数值计算并分析了FSS屏与中间电介质对Butterworth型FSS的影响; 然后在500 mm×500 mm聚酰亚胺基底镀15μm铜膜, 制作出Y孔型FSS并将其粘贴于介质两侧。用自由空间法测试其传输特性, 测试结果与仿真结果基本一致。当中间电介质电厚度为2.15 mm, 单元周期为7.2 mm×6.235 2 mm, 臂长为3.6 mm, 臂宽为0.8 mm时, 双屏FSS的互导纳与单屏FSS导纳的实部相等, 从而得到Butterworth型FSS。当FSS单元周期增加0.6 mm, 3 dB带宽由3.5 GHz缩减为2.1 GHz时, 截止度增加。分析认为, 对称双屏Butterworth型FSS的设计应遵循以下原则, 即在满足谐振尺寸的前提下采用无加载孔径型单元且单元周期小于0.4λ, 其缝隙长宽比应小于5.5, 中间电介质电厚度约为0.1λ。

为同时提高金属网栅屏蔽效率及红外透过率，要求激光直写线条细且均匀。而工件面型误差、光刻胶涂布不均匀性、机械轴系误差等会造成写入焦斑离焦，影响线条线宽及均匀性。需引入聚焦伺服系统来实时探测并补偿离焦，确保写入光束实时聚焦在光刻胶面上。给出了临界角法调焦的原理，搭建了由探焦光路、离焦信号前放、压电陶瓷微位移执行机构组成的聚焦伺服系统，进行了离焦误差静态特性实验研究。实验结果表明：系统的静态分辨力为±40 nm，线性范围为±5 μm，均满足设计要求。

在准光学系统中，频率选择表面(FSS)主要作为高效分离准光学高斯波束的无源滤波器运用于多频率信道。利用分形结构局部与整体的自相似性将分形理论应用于FSS领域，将分形结构作为FSS的周期单元使单屏FSS具有多频谐振的特性，从而实现简易、多频无源带通滤波器件的设计。以常见的十字单元为例，经过递归产生二阶十字分形单元，结合Floquet周期理论和边界条件应用矩量法对分形FSS的传输特性进行理论分析与设计，获得在准光学波段58 GHz和145 GHz处谐振的单屏FSS，谐振频率的透射率均大于95%。通过分析改变分形FSS的结构参数对其传输特性的影响，得出二阶十字FSS的第一谐振频率f1主要由原始单元臂长L1决定而第二谐振频率f2对迭代单元臂长L2较敏感，f1的传输特性较稳定的设计规律。考察了电磁波入射角度与极化方式变化时十字分形FSS频率响应的稳定性。

为得到带宽较窄且透射比较高的频率选择表面（FSS）结构，以Y环单元为基础提出了一种提高通带透射比的新方法，即在周期单元内设置圆形孔径，运用谱域Galerkin方法对这种结构的传输特性进行了数值分析，确定R=0.4 mm，单元周期内圆孔个数为12，中心频点15 GHz的透射比提高0.12 dB；采用镀膜与光刻相结合的技术制备了相应的试验件，并进行了微波测试，测试值与计算值基本一致。结果表明，开圆孔Y环的中心频点透射比在电磁波垂直入射的情况下为-0.69 dB，比对应Y环提高0.16 dB，而在30°和45°倾斜入射的情况下，TE波的透射比分别为-0.64 dB和-0.78 dB，比对应Y环分别提高了0.345 dB和0.31 dB，-3 dB带宽分别为1.26 GHz和0.97 GHz，两种结构的带宽基本一致。因此这种方法是大周期下提高通带透射比的有效方法。

为满足红外和雷达复合制导飞行器带外隐身的要求，设计了一种ZnS基底上的红外高通雷达带通的频率选择表面( FSS)组合膜。设计并分析了作为初始结构的电感性网栅薄膜，运用含阻抗边界条件的谱域Galerkin法分析了网栅膜基底上的开孔十字FSS结构，该结构谐振频点为31.75 GHz，透射率为-0.38 dB，其对应的理想导体(PEC)表面FSS的谐振频点为33 GHz；为提高此组合结构的红外透射率，运用薄膜光学理论设计了由YbF3与ZnSe两种膜料组成的红外增透膜，膜层厚度为1.085 μm。结合光刻与镀膜工艺制作了实验件，测试表明，该组合薄膜在测试雷达频段平均传输系数小于-7.51 dB（谐振频点外），在谐振频点31.5 GHz的透射率达到了-0.63 dB；在长波红外平均透射率达到了87.95%。

We apply the effective medium theory combined with the conventional periodic method of moments (MoM) to analyze frequency selective surfaces (FSSs) on periodic and anisotropic substrates. Based on the effective medium theory, even periodic and anisotropic substrates can be considered homogeneous; thus, the Green's function can be obtained. The resulting integral equation can then be solved by the MoM using rooftop basis functions and Galerkin testing functions. We analyze an example using this technique, and the numerical results agree with Fallahi's full-vector semi-analytical method, showing an increasing difference between the results as the frequencies increase. These results show that the proposed method is effective for analyzing FSSs on periodic and anisotropic substrates.

通过对离心法在凹球面上涂布光刻胶过程进行分析，阐明了离心状态下光刻胶在凹球面基底上的流动机理，结合试验提出影响凹球面涂布光刻胶膜厚均匀性的主要因素有胶液粘度、旋涂速度、旋涂时间，列举了以上因素引起的各种现象，并进行了理论分析。引用凹球面旋涂光刻胶的膜厚公式，建立了膜厚与速度关系数学模型；利用流体力学原理解释了有限圆形空间中流体速度对膜层均匀性的影响，从而解决了大曲率凹球面上制备微细图形结构的关键工艺问题，对非球面上制备微细图形具有借鉴作用。