激光光束整形技术在现代激光工业领域具有重要作用，为了克服传统激光光束整形自由曲面构造中存在法向矢量偏差的局限性，文中提出一种正交双向迭代的自由曲面设计方法。该方法基于能量守恒和斯涅尔定律建立光源与目标面的能量映射关系，通过正交方向坐标点迭代获得自由曲面数据点，同时利用相邻坐标点的均值进行曲面法向矢量修正，从而提高自由曲面的构造精度。设计实例表明，准直入射的激光光束经自由曲面整形反射镜，在特定目标区域内可形成高均匀度光斑。进一步从自由曲面的连续性、拟合精度与面形误差三个方面，与传统设计方法进行了详细对比分析。结果表明，所提设计方法得到的激光光束整形自由曲面连续性与平滑度更好，拟合精度更高；且在加工误差允许范围内，目标面的辐照度均匀性更稳定。

采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）法在600 ℃下在蓝宝石衬底上外延生长了GaN薄膜，研究了热氧化温度对GaN薄膜的微观结构和光学特性的影响。实验表明600℃生长的GaN薄膜结晶质量较差，随着热氧化温度逐渐增加，GaN薄膜的结晶质量逐渐提高，当温度提高到900℃时，GaN和Ga₂O₃的相共存。表面粗糙度均方根随着热氧化温度的增加而增加。所有样品在可见光区域都具有较高的透过率且存在明显的震荡干涉条纹，随着热氧化温度的增加， 光学带隙宽度由3.38 eV降低到3.37 eV。

为了克服现有大部分望远光学系统在机载或星载遥测系统等特殊应用中存在的局限性，基于多优化自由度的光学自由曲面，设计了一个兼容物理结构紧凑、大相对孔径与宽视场的离轴两反自由曲面望远光学系统.该自由曲面望远光学系统具有1/3.75大相对孔径，焦距为300 mm，全视场角为2.8°，整体结构尺寸不超过100 mm×200 mm×300 mm.采用孔径离轴的方式，提高系统的集光能量.利用分视场拓展优化，提升各个视场的成像性能.结合XY多项式自由曲面的多优化自由度，仅用前4阶项，有效地平衡了系统的离轴像差.在探测器空间截止频率50 lp/mm处，系统的调制传递函数优于0.4.各个视场的像点半径均方根值均优于探测器单个像素10 μm.设计结果表明，系统整体成像性能优良，同时具有结构紧凑与小型化优势，可用于机载或空间望远光学系统等特定应用的目标遥测中.

The chromatic aberration of metasurfaces limits their application. How to cancel or utilize the large chromatic dispersion of metasurfaces becomes an important issue. Here, we design Si-based metasurfaces to realize flexible chromatic dispersion manipulation in mid-infrared region. We demonstrate the broadband achromatic metalens and achromatic gradient metasurface to cancel the chromatic aberration over a continuous bandwidth (8–12 μm). In contrast, the metalens and gradient metasurface with enhanced chromatic dispersion have also been realized, where the focal length and deflection angle with different wavelengths vary more significantly than the conventional devices designed with geometric phase. These demonstrations indicate promising potential applications.