太赫兹波由于其高分辨率、高穿透性和高安全性等特点，太赫兹MIMO阵列雷达结合了多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）阵列技术，能够实现实时高分辨率成像，在人体安检等领域得到了广泛应用。然而，由于太赫兹波波长更短以及稀疏布阵使阵元间距远大于发射信号半波长，使阵列雷达波束方向图中出现高栅旁瓣电平问题，影响成像质量。针对该问题，文中在差分进化算法的基础上提出了一种双策略自适应差分进化算法（Dual Strategy Adaptive Differential Evolution，DSADE）用于阵列优化：首先，改进种群初始化方法，使用Kent混沌序列生成初始种群，该方法能够使初始个体基因在解空间中分布更加均匀；其次，提出了一种双变异策略，使算法能够根据迭代次数和个体适应度值选择合适的变异策略；最后，对参数进行了自适应改进，使参数能够根据个体进化情况进行自主调整。为验证DSADE算法收敛性选取了8组标准函数对算法进行了测试，DSADE算法在所有测试函数上均能取得最好的收敛效果。此外，使用DSADE算法对太赫兹MIMO雷达进行了仿真优化实验，该算法比优化效果最好的人工蜂群算法的归一化峰值旁瓣电平比值降低了1.21 dB。实验结果表明：文中提出的DSADE算法能够有效抑制太赫兹MIMO阵列雷达的峰值旁瓣电平，优化后的阵列雷达具有更低的旁瓣电平水平。

提出了一种基于切比雪夫馈电网络的13×14开口谐振环天线阵列。该天线阵列由天线单元和切比雪夫馈电网络组成。根据八木天线原理，该天线阵列设计的辐射贴片作为天线单元的引向器，金属地面作为反射器；辐射贴片由开口谐振环结构以及I型谐振结构组成，增强天线单元的辐射能力并提高增益；天线单元的馈电端由圆弧单极子组成，提高调节天线单元阻抗匹配的灵活性；电流矩阵指导非均匀电流分布切比雪夫馈电网络的设计，减小天线阵列的旁瓣；天线单元竖直插入馈电网络的基板，减少带有馈电网络阵列的口径大小。通过实物加工后，测试结果表明，该天线阵列在工作频率点10.1 GHz处实现了22.3 dBi的增益，E面和H面旁瓣电平分别为−16 dB和−17.66 dB，具有高增益、低副瓣的特点。

针对强激光远场测量不能有效识别旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰参数的问题，提出了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量旁瓣波峰参数的检测方法。对旁瓣光束图像按照选定的角度采样间隔进行量化，使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合，检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰参数，从而获得旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数。主要优化措施为：（1）使用角度变换将二维旁瓣光束图像转化为全方向的一维旁瓣光束曲线集合；（2）检测每一个角度的一维旁瓣光束曲线的各个旁瓣波峰的参数，统计所有方向的各个旁瓣峰值，生成每个旁瓣波峰的极大值圆环；（3）统计每个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值，将各个旁瓣波峰极大值圆环的灰度均值与本底噪声进行比较，选择大于本底噪声1.5倍的最小波峰均值为整个旁瓣光束的最小可测旁瓣波峰信号。实验结果表明：该方法能够有效检测旁瓣光束任意方向各个旁瓣波峰的参数，任意方向上灰度极大值均值与理论值灰度极大值误差为0.477，5个波峰的极大值圆环半径均值与理论值半径之间误差小于1个像素。该方法提高了基于旁瓣光束衍射反演的远场测量的实验精度和可信度，为将来大科学装置强激光远场的精确测量奠定基础。

本文提出了一种无衍射光片荧光显微成像技术，可以方便地对从微米到厘米各种尺寸的多种生物样本进行多尺度三维荧光成像。提出一种双环调控方法以解决传统贝塞尔光片旁瓣过重的问题，该方法能够可调节地产生0.4~5 μm之间不同厚度类型的无衍射光片，同时其旁瓣占比被压低到30%以下。基于这种新的调控手段设计搭建了一套多尺度光片荧光显微成像系统。该系统展示出适用性极强的多尺度成像能力，例如：活细胞双色三维动态成像、膨胀细胞三维超分辨成像以及介观尺度下全器官的高通量三维成像。证明该多尺度成像模式能够显著提升光片荧光显微镜的成像效率，由此可以推进细胞生物学、组织病理学、神经科学等多种生物医学相关研究的发展。

超表面是一种空间变化的超薄纳米结构，在光学超分辨聚焦透镜或系统中已经得到广泛研究和应用。然而，随着超构透镜聚焦光斑缩小，不可避免产生大旁瓣，限制了透镜视场和应用潜力。本文提出了一种设计大数值孔径(NA=0.944)超分辨弱旁瓣超构透镜的方法。针对波长λ=632.8 nm的圆偏振光，基于硅基超表面PB相位调控，实现了超分辨弱旁瓣点聚焦超构透镜。实验证明，可以实现聚焦光斑半高全宽FWHM=0.45λ，小于衍射极限0.53λ(衍射极限为0.5λ/NA)，旁瓣比Sidelobe Ratio (SR)=0.07。该透镜的应用有望实现超分辨光学器件或系统微型化、轻量化和集成化。

针对大型激光装置使用纹影法无法实现旁瓣光束弱信号区域光强分布精确测量的问题，提出了基于旁瓣光束衍射反演的纹影法强激光远场焦斑测量方法。采用逆向推演间接测量的研究方法，沿光路传播逆方向推导，以旁瓣光束衍射光强图像和相位图像作为输入，通过计算获得未遮挡前旁瓣光束远场焦斑分布。相比传统基于纹影的远场焦斑测量方法，本文的主要改进和优化措施为：首先，基于旁瓣光束衍射反演的原理和间接测量的思想，改进纹影法强激光远场焦斑测量数学模型，从理论角度揭示该模型的合理性；其次，实验仿真强激光远场焦斑测量的整个过程，主要步骤为旁瓣光束衍射、加噪去噪、旁瓣光束衍射反演、焦斑重构等，验证了该方法的可行性；最后，将改进的DnCNN算法用于去除主瓣和旁瓣光束12位科学CCD图像不同级别（0~75 dB）的噪声，提升了远场焦斑的重构精度。实验结果表明：该方法不仅消除了纹影小球对旁瓣光束衍射的影响，而且获得了真实的旁瓣光束弱信号区域的光强分布，包括旁瓣光束各个波峰的幅值和位置、动态范围比值等远场焦斑测量重要参数，其中重构焦斑动态范围比值与理论焦斑动态范围比值之间的误差为3.20%，提高了基于纹影的强激光远场焦斑测量的可信度和实验精度。

We proposed an aperiodic laser beam distribution, in which the laser beams are placed along a Fermat spiral, to suppress the sidelobe power in the coherent beam combining. Owing to the changed distances between two consecutive beams, the conditions of the sidelobe suppression are naturally satisfied. The Fermat spiral array was demonstrated to achieve a better sidelobe suppression than the periodic arrays, and the effects of various factors on the sidelobe suppression were analyzed numerically. Experiments were carried out to verify the sidelobe suppression by different Fermat spiral arrays, and the results matched well with the simulations.