星载光子计数激光雷达在接收信号的过程中会产生大量噪声，并且在复杂的山区地形中信噪比低，极大地影响对植被点云信号的准确提取。为解决该问题，提出了一种基于山地坡度的密度聚类算法。通过分析点云数据的密度和森林目标地形特征，用最大密度中心搜索法进行粗去噪，基于点云数据计算坡度角以优化密度聚类，完成数据精去噪。通过对提取的森林区域信号进行分类，拟合植被冠层廓线和地表廓线，结果表明本算法提取植被光子信号的准确率较高，地面与冠层廓线的RMSE分别为0.3588 m和3.7449 m，更适用于植被遥感点云数据处理。

通过建立植被的单光子探测模型，分析和计算了星载光子计数激光测高植被探测中，因单光子探测原理引起的植被冠层高度误差。实验表明，北方针叶林的星载光子计数测高中单次激光脉冲首次探测到的信号光子的平均高程低于LIDAR数据提供的DSM约2.435 m。仿真结果表明，提高发射脉冲能量，减小激光脉冲发散角有助于减小误差，而拥有更高郁闭度和叶面积指数的森林，其本身的探测误差也会相应减小。

随着纳米光子学的发展，光学结构如光学微腔、波导结构、光子晶体、亚波长光栅、超构表面等能够在微纳尺度实现对光的传输与调控，推动了光学集成化的发展。亚波长光栅由于其结构简单、成本低廉等特点得到了科学家们广泛的研究，应用在各种光学器件，逐渐形成了光栅分析模型的成熟理论体系。结合周期性结构耦合行为及超构表面中超构原子的散射调制特性，从亚波长光栅衍生出的超构光栅能够利用周期性布拉格散射提高调控光束的效率，从而避免了超构表面相位离散化带来的效率降低和能量损失。科学家们研究并设计了超构光栅，更多的物理现象及应用被探究和挖掘。文中对亚波长光栅以及超构光栅的基本理论、设计和应用进行了概述。从基本原理出发，论述了亚波长光栅和超构光栅的特性，综述了二者的理论设计及单元设计方法，并介绍了在生物传感、滤光片光谱调控和吸收薄膜等方面的应用。最后，展望了未来的发展方向。