Metalenses are essential components in terahertz imaging systems. However, without careful design, they show limited field of view and their practical applications are hindered. Here, a wide-angle metalens is proposed whose structure is optimized for focusing within the incident angles of ±25°. Simulation and experiment results show that the focusing efficiency, spot size, and modulation transfer function of this lens are not sensitive to the incident angle. More importantly, this wide-angle metalens follows the ideal Gaussian formula for the object-image relation, which ensures a wider field of view and better contrast in the imaging experiment.

对于宽入射角工作的衍射光学元件，提出了高带宽积分平均衍射效率的优化设计方法。通过复合带宽积分平均衍射效率的最大化设计，得到设计波长和设计入射角度，进一步可以计算得到微结构高度。分析了衍射效率对折衍射混合光学系统调制传递函数的影响。优化设计了一套含有衍射光学元件的折衍射混合目镜系统。目镜由三片透镜组成。考虑衍射光学元件的衍射效率，最大视场处目镜系统的调制传递函数高于0.42。该方法为混合光学系统的像质评价提供了依据。

提出了一种新型的长波红外鱼眼镜头设计方法，基于高斯光学和三级像差理论，在传统的反远距的广角镜头的基础上，增加一片负弯月型透镜的前组，使其半视场角由原来的 $\pm {70^\circ }$ 增加到 $\pm {100^\circ }$。采用等距离投影成像方法，系统 f–θ畸变小于6%，焦距为1.97 mm，相对孔径为1∶1，采用像方远心的成像设计，边缘视场相对照度达到80%。为了增大孔径，消除轴外像差，采用五片非球面设计，成像质量接近衍射极限，全视场的调制传递函数大于0.37@42 lp/mm，采用机械被动式的无热化设计方法可以满足较宽的温度范围内系统成像质量稳定。设计结果对长波红外鱼眼光学系统设计具有一定的参考价值。

提出在条纹相机前加载异形光纤面板或环转线光纤传像束实现广角任意反射面速度干涉仪（VISAR）条纹采样的诊断设计，发现采样位置坐标处于靶面某圆上。综合运用坐标变换、傅里叶变换、勒让德展开等方法提取广角VISAR条纹相位实现内爆对称性分析，并通过示例验证了其可行性。针对诊断方法的特点、光路设计、装置研发、数据处理等展开讨论，指出广角VISAR诊断内爆对称性的发展方向。运用该方法记录并分析广角VISAR条纹数据，可使靶丸内爆对称性诊断准确、直观、形象，能为惯性约束聚变中激光等离子体不稳定性、流体不稳定性等研究提供支撑。