自从尺寸依赖的上转换荧光热增强现象在稀土激活的纳米荧光材料中被发现以来，开发具有显著荧光热增强效应的稀土荧光材料俨然成为了一个研究热点。近期的探索发现荧光热增强效应在非纳米尺度稀土荧光材料体系以及非上转换发光过程中均可实现，这进一步拓展了这一有趣光学现象的应用场景。本文总结和归纳了稀土激活荧光热增强材料的最新研究进展，概述了所提出的几类机理以及稀土荧光热增强材料的潜在应用场景，并展望了该类材料的研究发展方向。

为了满足高功率微波系统对宽频比双频辐射天线的研究需求，提出了一种可工作在C/X双频段的高功率圆极化反射阵列天线。天线单元采用介质埋藏的贴片单元形式，贴片部分由外圈的椭圆环贴片嵌套内圈的椭圆贴片组成，分别实现低频（C波段）和高频（X波段）的辐射。这种嵌套式的单元形式使得天线可以实现较宽的频比，同时由于单元采用无突变结构且单元被埋藏在介质中避免了三相点的出现，从而具有较高的功率容量。高低频段的两种贴片都采用绕轴旋转的方式来调节反射相位，可以在反射损耗较小的基础上满足360°的反射相位调节。基于以上双频辐射单元设计了一个口径尺寸为400 mm×400 mm的20×20矩形栅格排布反射阵列天线，设计结果表明天线在4.3 GHz下的增益为22.2 dBi，口径效率为40.2%，常压空气中的功率容量为10.4 MW；在10.4 GHz下的增益为29.9 dBi，口径效率为40.5%，常压空气中的功率容量为12.2 MW。该天线高低工作频率的频比达到2.4，且具有高效率和高功率容量的特点。

针对激光雷达点云的稀疏性和空间离散分布的特点，通过结合体素划分和图表示方法设计了新的图卷积特征提取模块，提出一种基于体素化图卷积神经网络的激光雷达三维点云目标检测算法。该方法通过消除传统3D卷积神经网络的计算冗余性，不仅提升了网络的目标检测能力，并且提高了点云拓扑信息的分析能力。文中设计的方法在KITTI公开数据集的车辆、行人、骑行者的3D目标检测和鸟瞰图目标检测任务的检测性能相比基准网络均有了有效提升，尤其在车辆3D目标检测任务上最高提升了13.75%。实验表明：该方法采用图卷积特征提取模块有效提高了网络整体检测性能和数据拓扑关系的学习能力，为三维点云目标检测任务提供了新的方法。

分体式探测光幕实现室内靶道弹丸初速测试时，探测光幕的灵敏度直接影响初速测量的精度。研究了线光源配接镜头式接收装置组成大面积三角形探测光幕的灵敏度分布，考虑光学镜头离轴效应和线光源随距离衰减现象，将探测光幕内不同位置处光照度等效到线光源处，假设光幕厚度均匀，弹长始终大于幕厚，弹丸遮挡探测光幕所形成的面积与当前区域光幕截面积之比等效为弹径与当前位置处光幕宽度之比。在4.8 m×2.4 m 三角形探测光幕上进行理论仿真与实弹试验验证，仿真分析与实弹试验结果一致，靠近镜头处灵敏度大，远离镜头处灵敏度小，且关键探测区域内模拟电压幅值标准差为0.05 V，均匀性符合测试要求。研究结果可为三角形探测光幕的工程设计提供参考。

为了提高激光雷达海洋测深系统探测精度，提出了一种基于时空联合分析的去噪方法。利用激光雷达系统在多个脉冲触发采集周期内的回波信号之间较强的时空相关性，对任意一个周期内的回波信号，通过匹配分析找到多组相似的回波序列，把各组高度相关的回波序列转换成矩阵形式进行多维时空相关分析，在2-D变换域应用硬阈值收缩算子衰减噪声，以加权聚合的方式获得基础去噪结果。在基础去噪数据集上再次进行匹配分析，应用基于维纳收缩算子的多维分析进一步去除剩余噪声，实现了真实信号与非相关噪声分离。实验结果表明，与常用的激光雷达去噪方法相比，提出的方法在噪声抑制和边沿保持方面都达到了较好的效果，提高了海底信号峰值信噪比。

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。