对线偏振平面波垂直入射到亚微米金属膜圆孔阵列的透射谱进行了研究,优化结构参数后得到的最大透射率可达0.896,远大于圆孔阵列的孔填充比,突破了传统理论的预期。对金属膜圆孔阵列的电场分布、波导模式、相位特征及色散关系等进行了分析,研究了基于金属膜圆孔波导的异常透射机制。研究发现,表面Bloch波的存在使得金属膜圆孔阵列的上方形成了一套二维周期性的光晶格,并且光晶格的电场分布中心正好在金属膜圆孔部分的上方。当光晶格的电场模式与圆孔中的横向本征电场模式匹配时,将导致较大的耦合效率。如果电场模式沿着圆孔传播时满足相位匹配条件,就能保证圆孔中的光能从圆孔中有效地耦合出来,进而形成较大的透射率。该机制不但可以解释较厚的二维金属膜圆孔阵列的光频段异常透射现象,而且适用于太赫兹波段。如果在圆孔中填充大折射率介质,还可以实现波长远大于孔半径情况下的较大透射率。

基于菲涅耳衍射理论,研究了涡旋光经正六边形排布的多孔阵列衍射后的光强分布,分析了正六边形多孔阵列的结构参数对蜂窝状光场的影响。研究结果表明,衍射光场会随着相位结构发生周期性变化,得到蜂窝状或花瓣状的光强分布;圆孔半径会影响衍射光场的范围,正六边形的边长对条纹的宽度和间距存在影响。

利用圆孔阵列光强调制作用可以有效减弱光学窗口的“猫眼”效应, 同时也会对“猫眼”目标成像质量产生一定不利影响。考虑到利用调制传递函数 (MTF)可对光电仪器成像质量进行综合评价, 分别给出了测试望远系统和微光夜视系统 MTF的数学模型, 利用自行研制的光学仪器 MTF数字化检测系统, 实现了这两种典型“猫眼”目标 MTF的数字化检测。结果表明, 圆孔阵列在全空间频率上均使“猫眼”目标的 MTF有所下降, 且孔径较小、孔阵较密的圆孔阵列对“猫眼”目标 MTF的影响较小, 这为合理设计圆孔阵列结构以减小对“猫眼”目标成像质量的影响提供了可靠的实验数据。

针对激光主动探测技术对光电装备造成的探测威胁，在不改变光电装备光学结构以及有限“牺牲”成像质量的前提下，提出利用圆孔阵列的光强调制作用降低光电装备的“猫眼”效应，实现隐身。基于单孔衍射成像原理及空间平移效应，从理论上给出并仿真分析了圆孔阵列远场夫琅和费衍射的光强分布特性，利用实验的方法对圆孔阵列用于“猫眼”目标隐身的效果进行了验证。结果表明，利用圆孔阵列可实现对典型“猫眼”目标回波的光强调制并造成回波损耗，“猫眼”目标隐身效果明显。