On-chip focusing of plasmons in graded-index lenses is important for imaging, lithography, signal processing, and optical interconnects at the deep subwavelength nanoscale. However, owing to the inherent strong wavelength dispersion of plasmonic materials, the on-chip focusing of plasmons suffers from severe chromatic aberrations. With the well-established planar dielectric grating, a graded-index waveguide array lens (GIWAL) is proposed to support the excitation and propagation of acoustic graphene plasmon polaritons (AGPPs) and to achieve the achromatic on-chip focusing of the AGPPs with a focus as small as about 2% of the operating wavelength in the frequency band from 10 to 20 THz, benefiting from the wavelength-independent index profile of the GIWAL. An analytical theory is provided to understand the on-chip focusing of the AGPPs and other beam evolution behaviors, such as self-focusing, self-collimation, and pendulum effects of Gaussian beams as well as spatial inversions of digital optical signals. Furthermore, the possibility of the GIWAL to invert spatially broadband digital optical signals is demonstrated, indicating the potential value of the GIWAL in broadband digital communication and signal processing.

研究了泵浦光聚焦特性对被动调Q激光器输出激光特性的影响。使用10 W 激光二极管（LD）和焦距为4 mm的耦合聚焦镜，在不改变LD和谐振腔结构与间距（15 mm）的情况下，选取5个耦合聚焦镜位置，研究对应泵浦光聚焦特性对输出激光特性的影响，特别是对输出脉冲稳定性的影响。泵浦功率为3.550 W时，相较于其他耦合聚焦镜位置，在耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处，被动调Q激光器实现了更高重复频率（160 kHz）、更高平均输出功率（360 mW）、更高单脉冲能量（2.250 μJ）、更低时域抖动（120 ns）的稳定脉冲输出。实验数据说明，耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm处，泵浦光聚焦光斑与谐振腔基模光斑的匹配程度较好。理论计算得出，耦合聚焦镜距离LD 7.50 mm时，谐振腔基模光斑尺寸与泵浦光聚焦光斑束腰尺寸的比值为0.854，该比值对今后开展高重频被动调Q激光器相关研究具有一定的借鉴意义。

针对640×512长波红外制冷型探测器，设计了一种制冷型长波红外光学系统，用于对目标的红外跟踪探测。该光学系统采用二次成像结构以达到100%冷光阑效率，采用锗和硫化锌玻璃材料相结合，实现了像差校正和消色差设计，通过引入高次非球面，很好地校正了系统的高级像差，简化了系统结构。光学系统由6个镜片构成，焦距为400 mm，工作波段为7.7~9.3 μm，视场角为1.37°×1.10°，F数为2。设计结果表明：在空间频率33 lp/mm处，轴外视场MTF>0.24，接近衍射极限，具有较高的成像品质。在−35~+55 ℃工作温度范围内，通过内置调焦镜调焦来保证高温、低温环境下的成像质量，可用于宽温度范围内的红外跟踪探测。

超透镜是一种由二维亚波长阵列结构表面所设计的透镜，其对光场中振幅、相位和偏振的调控能力较灵活，同时具有低损耗、易集成、超轻薄等优点，近些年引起了科研人员广泛的研究兴趣。然而在大多数情况下，针对特定波长设计的超透镜会遭受较大的色差，从而限制了其在多波长或宽带应用中的成像作用。超透镜因其二维平面结构引入了新的自由度，在对色差的消除上体现了新的潜力。文中报道了多种不同的消色差超透镜设计及其消色差调控机理，并对现有的消色差超透镜从调制波段类型进行了分类，如对离散波长的和对连续波长的消色差超表面透镜，后者又可从工作模式上分类为透射型和反射型，最后介绍了超透镜阵列在成像上的应用以及其在大景深宽带消色差器件上的前景。

常温常压下，采用波长532 nm的Nd：YAG纳秒激光器激发诱导空气中的铝合金，由高分辨率的光谱仪和ICCD对等离子体发射光谱采集和实现光电转换。研究激光能量、ICCD门延迟和聚焦透镜到样品表面的距离（lens-to-sample distance，LTSD）对谱线信号强度和等离子体电子温度的影响，并分析了产生影响的物理机制。结果表明，固定ICCD门延迟和LTSD，随着激光能量的增大，谱线强度和电子温度均增大；计算结果表明，当激光能量从20 mJ增加到160 mJ时，原子谱线Al I 396.15 nm，Mg I 518.36 nm，离子谱线Mg II 279.54 nm谱线强度相较于20 mJ分别提高了12.83，6.45，10.56倍。固定激光能量和LTSD，ICCD门延迟在100～4 000 ns范围内变化时，随着延迟的增加，谱线强度和等离子体电子温度均呈指数形式衰减。固定ICCD门延迟和激光能量，采用焦距为75 mm的聚焦透镜，研究了LTSD对等离子体参数的影响机理。结果表明，聚焦透镜到样品的距离对等离子体的谱线强度和电子温度有较大的影响。等离子体的特征谱线强度和等离子体的电子温度的变化规律基本一致，分别在聚焦透镜到样品表面的距离为73 mm和79 mm处取得峰值，并在73 mm处对应最大值。

设计了一种在轴向能够实现焦点延长的双焦点超表面聚焦透镜.改变二氧化钛纳米微元的长宽比和旋转角度，对传输相位与几何相位进行同时调制，实现对一组正交偏振态入射光的分别独立控制.设计的超构表面能将左旋和右旋圆偏振光聚焦在轴向邻近位置实现焦点长度的轴向扩展.超表面在波长为650 nm的线偏入射光照明下，可以在实现焦点长度2倍扩展的同时，较好地保持焦点的横向宽度.若入射光为椭圆偏振态，还能够实现最终生成的焦点形状优化或两个焦点的切换.