除了通过改变胶体粒子半径及晶格常数来实现对光子带隙的调控方式之外，能否利用不同尺寸粒子的混合精确控制胶体光子晶体的显色行为是人们关注的一个重要科学问题。在分析Fe3O4@SiO2胶体光子晶体的带隙范围与介电常数、电磁波入射角度、晶格常数、颗粒尺寸、SiO2包覆层厚度的依赖关系的基础上，利用数值仿真手段对不同尺寸粒子混合得到的光子晶体的光传输特性进行了研究。结果发现，两种粒径的磁性胶体粒子按不同质量比混合后，其光子带隙位置始终落在两种粒径胶体粒子各自形成光子晶体的带隙位置之间，且随着大粒径颗粒掺杂比的增加，反射光谱逐渐红移。这一结果证明混色原理对胶体光子晶体仍然是适用的。该结果对研究胶体光子晶体结构色的新型调控方式具有重要的参考价值。

针对传统光学元件增透的方法中存在物理、化学性质的限制而导致热失配、稳定性不足等问题, 提出了对光学表面直接加工圆球和圆锥形两种微纳结构的增透方式; 构建了两种微结构模型并以0.38~0.9μm的入射光在不同入射角的条件下对二者进行数值仿真; 分析了两种模型随波长与入射角变化的反射率、透射率和电场的变化情况, 并对两种实验元件进行实验测试; 结合两种微纳结构的仿真和实验数据结果进行对比, 获得了两种微纳结构对光透射性能的影响情况。结果表明: 入射光波长由小增大时, 光学元件透射率增大, 并随着波长继续增大透射率逐渐趋于稳定。可为表面微纳结构对光透射性能的影响研究, 以及对微纳光学器件的优化设计、制造提供参考。

提出了一种H型金属孔阵列结构, 利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用, 以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真, 并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响; 同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明: 当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时, 强透射现象较好, 并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。

采用有限时域差分(FDTD)法研究了内置金属/电介质同心圆柱结构的材料属性、半径及其相对高度对金属孔阵列强透射特性的影响。发现该结构与内置单一金属、单一电介质和电介质/金属三种不同的同心圆柱结构相比较, 光的透射性能得到显著的增强; 这种内置金属/电介质同心圆柱结构具有进一步增强表面等离激元与局域表面等离激元共振耦合作用。结果表明, 金属、电介质的材料属性对强透射特性影响明显, 当金属圆柱为Au、电介质圆柱折射率较小时, 其透射性能较好; 圆柱半径是影响透射率与共振峰位置的主要因素, 半径越大, 共振峰红移越明显, 但其透射率先增大而后持续减小。同时, 金属/电介质圆柱的相对高度也影响透射率大小, 当金属圆柱高度为60nm时, 其透射性能较好。

设计了一种新型金属-多层绝缘介质-金属表面等离子波导结构, 利用时域有限差分法对其传输特性进行数值分析。研究了有效折射率和传播长度与中间多层绝缘介质厚度之间的关系, 并分析了金属层的角度对该波导结构中场分布的影响。结果表明: 当光波从波导结构上方垂直入射时, 电磁场被限制在多层介质中的高折射率区, 实现了场的耦合传输。多层绝缘介质的厚度均为220 nm时, 正六边形金属层结构对应的波导结构的传输性能较为理想。该结构能够实现亚波长尺度的光限制, 可以应用于光电子集成和传感器领域。

建立了栅格式透明导电膜透光性能的表征参量和测试方法。利用电荷耦合器件(CCD)光电成像设备的响应特性，将响应信号转换为透光率信息；求解出不同尺度面元上的平均透光率，并建立栅格线的印制宽度、线边缘粗糙度和线上平均透光率等参量；结合三维图示技术，对透光膜进行了像素级微观透光性的三维显示。对三个柔印正方形栅格透明导电膜样品的测试结果表明：由所建立方法得到的透光率与紫外分光光度计测试结果误差小于1%；由测量的栅格线宽、透光率及像素级微观透光特性，能够分析样品的透光及印刷工艺特征。所建立方法能够起到较详尽分析和表征栅格式透明导电膜光学性能的作用。

利用三维时域有限差分(3D-FDTD)方法，研究了具有周期性亚波长鱼形孔阵列微纳结构金属膜的光学透射特性，探讨了单元尺寸和孔的形状对这种结构的基于透射的光学滤波特性的影响。结果显示鱼形孔阵列金属微结构具有较高的透射效率，并且具有较高的滤波品质因子。通过分析电场分布图，揭示了这种透射的两种不同物理机制：局域波导共振模式和表面等离波子共振模式。两种共振模式在鱼形孔区域的不同位置、不同时刻以不同形式出现。

采用时域有限差分（FDTD）法研究了金膜厚度、电介质折射率及其厚度对金孔阵列电介质与金电介质孔阵列两种结构强透射特性的影响。研究发现这两种结构都具有较好的强透射特性，这表明光与金膜表面自由电子的电荷密度波耦合成表面等离子激元（SPP），对增强透射起到了关键作用。金膜厚度是影响强透射特性的主要因素，其衰减长度为35 nm；而与金膜相邻的电介质膜厚度对强透射特性影响极小。电介质折射率大小对强透射特性影响明显，折射率为1.8时能够获得较好的强透射特性。

为了改善厚屏频率选择表面(FSS)的滤波特性，实现FSS在雷达天线罩上的应用，设计了具有圆孔单元的厚屏FSS结构，并将其单元内填充介质，制备出了相应的实验件。理论分析时，首先建立等效问题；接着用Floquet定理将无限大厚屏FSS上所有阵列单元的场展开为无穷多个平面电磁波；然后在单元边界处强加边界条件；最后用矩量法求解等效的磁场积分方程。在微波暗室测试后，发现测试值与计算值基本一致。结果表明：中心频率的变化主要取决于单元间距、入射角和介电常数等3个参数；其中，当单元间距由30 mm增加到36 mm，电磁波的入射角由10°增加到30°，填充介质的介电常数由2.5增加到7.0时，中心频率分别减小了2.1，1.5，1.9 GHz；另外，单元直径增大使得带宽增加，当单元直径由14 mm增加到17 mm，带宽增加了1.2 GHz。可以看出，改善厚屏FSS的传输特性是多参数优化的问题，如果合理选择填充介质并适当选取其他参数，能够获得理想的传输特性。

基于互导纳法设计了A夹层频率选择表面(FSS)罩壁结构并制作了平面试件和圆锥形雷达罩试件,验证了复合结构的一体化加工工艺。在微波暗室中对平板试件和FSS锥形罩进行了测试将部分测试结果与计算结果进行了比较。结果表明，A夹层加载的双层FSS带内传输损耗较小,具有一定的平顶特性,且带宽的入射角和极化稳定性较好。60°斜入射时,双层FSS的TE和TM极化的-3 dB带宽之差比相应单层FSS减小1.3 GHz;蜂窝夹芯层厚度较大时(1/4λ左右),A夹层两侧的单层FSS之间耦合较小,因而双层FSS的谐振频率与单层相同。曲面FSS雷达罩的传输特性与天线极化状态和测试方位均有关系,在主极化平面内与平面试件的结果一致,表明局部近场测试时曲率的影响较小,设计时可采取局部平面近似。