可见/红外超宽光谱分色片是星载中分辨率光谱成像仪III 型光学系统中的重要光学薄膜器件。利用诱导透射原理，采用金属-介质膜系结构加非对称等效导纳匹配层，实现了45°入射时0.4~1.05 μm光谱高效透射，1.35~13 μm波段光谱高效反射，从而将入射光束分配到不同的光路。同时通过消偏振控制设计，获得了可见近红外波段低偏振灵敏度（LPS）。所研制的分色片可见近红外波段平均透射率大于85%，LPS小于4%；短波及长波红外波段平均反射率大于90%。

目前对中药片剂的孔隙测量，一般采用的是具有破坏性的密度测量方法，缺乏无损量化方法。太赫兹辐射能用于无损的提取药物若干光学信息。针对直压型中药片剂，通过太赫兹时域和频域信号处理等不同方法分别计算各种片剂的有效折射率，发现两种方法得到的有效折射率和片剂的孔隙率均呈良好的线性关系。根据有效折射率特性，利用四种有效介质模型提取了中药片剂的孔隙率并进行量化回归，通过交叉验证与相对分析误差（RPD）发现通过时域信号处理的有效折射率得到的孔隙率回归模型解释性与验证准确性更高，其中最佳模型是Bruggeman模型（RPD=11.3325）。为中药多孔粉体制剂工艺优化提供支持。

低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路（ROIC）提出了低噪声的设计要求。相关双采样（CDS）是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS，可灵活消除低频噪声。采用180 nm CMOS工艺设计和制造了640×512规模、15 μm 像元中心距的读出电路。输入级集成了低噪声CTIA与本文提出的可调复位时间CDS（AICDS），所设计的时序产生器使CDS复位时间可以延长0~270个时钟周期。通过延长复位时间减少这个时间间隔，噪声电子数可以由39 e^-减少到18.3 e^-。SPECTRE仿真结果和实验测试结果证实了提出的AICDS结构可以提升高光谱应用读出电路的噪声性能，因此可以广泛应用。

利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）测试了对羟基肉桂酸（PCA）、反式-2-羟基肉桂酸（OCA）和4-氟肉桂酸（4-FCA）三种肉桂酸的衍生物（CADs）在0.5~3.5 THz范围内的吸收峰。基于密度泛函理论（DFT），借助振动模式自动关联判定方法（VMARD）对三种样品THz吸收峰的来源进行了指认。最后采用分子力场能量分解法（EDA-FF）分析了分子体系的弱相互作用力形式，通过VMD绘制原子着色图进行了可视化分析，并研究了其原子在分子体系中对弱相互作用力的贡献类型和强弱。研究结果表明，基于THz-TDS、DFT与VMARD、EDA-FF方法结合不但能有效地辨别同分异构体及结构近似的有机分子，而且也能为其生化功能揭示提供有价值的参考数据。

本文利用光-电协同调控的方法获得了具有高反射率、全彩色显示的倾斜螺旋胆甾相（Ch_OH）器件。在液晶体系中引入一种具有左旋旋向的手性光开关switch 1，并基于相反旋向手性添加剂的手性抵消原则，使用R811来平衡switch 1发生光致Z/E异构化前后螺旋扭曲力上的差异，使体系在光照前后对其施加相同的电场强度可以反射具有相反旋向且相同波段的红-绿-蓝三色光。在此基础上，构筑了双层结构的液晶器件，对材料进行分层光-电刺激，诱导上层螺旋结构翻转，可在双层结构中分别形成左右旋结构，从而具有全反射效应，在双层Ch_OH液晶器件中反射率提升约60%。本研究为制备具有高反射率的全彩色电子纸器件提供了新思路，同时也为光开关材料在液晶器件中的应用提供了有益的探索。

光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术，它不仅提高了目标的信息获取量，还降低了背景噪声，可以捕获目标细节，检测伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与F-P滤光片相结合的光谱偏振测量器件，该器件可以获得超高光谱分辨率和偏振消光比，并且光谱和偏振可以灵活调控。本文设计了一种光谱偏振同时分光器，可同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明，其光谱分辨率为217，偏振消光比为106。实验结果表明，亚波长光栅的偏振消光比大于500，透射率为90%。全介质F-P滤光片的光谱分辨率为30，在长波红外波段的透射率为60%。该设计方法具有通用性，可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点，器件在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域有很大的应用潜力。

使用现有边缘检测方法提取古代壁画的线稿，存在噪声干扰大且丢失信息较多的问题。本文提出一种融合像素差卷积的壁画最优波段线稿提取方法，利用最小噪声分离方法将壁画多光谱数据的有效信息和噪声分离，选择最优主成分波段进行线稿的提取。针对传统卷积提取图像梯度信息的问题，引入像素差卷积提高边缘检测的图像梯度信息。在侧输出网络加入尺度增强模块（SEM）丰富多尺度特征，同时针对像素级别不平衡引起的像素错误分类问题，设计了基于图像相似度的Dice损失函数策略，逐级最小化像素距离获得清晰图像边缘，并利用壁画数据集先验知识微调模型解决数据集不足的问题。实验结果表明，本文方法可以在壁画褪色和噪声较多的场景下提取出较为清晰的线稿，线稿图像的SSIM和RMSE均优于其他算法，分别提高了2%~10%和2%~4%；在公开数据集BIPED上对模型进行验证，所提方法的ODS和OIS较PiDiNet分别提高0.005和0.007。该方法对褪色及具有病害的壁画可以提取出清晰完整的线稿图像。