设计了一种具有引射结构的挡板用以遮挡红外抑制器内部高温部件，同时挡板结构引射环境冷气对其自身表面降温，以大幅度降低红外抑制器红外辐射。采用数值模拟的方法研究了弓形挡板构型对红外抑制器气动性能、温度场与红外辐射强度空间分布的影响。结果表明：与无挡板结构(Case0)相比较，挡板结构将二元引射喷管的引射系数提高115%，红外抑制器的热混合效率增加273%，但红外抑制器总压恢复系数降低7%，红外抑制器3~5 μm波段壁面和气体辐射强度峰值分别降低46%和72%。与单层弓形挡板(Case1)结构相比，设计较优的双层弓形挡板(Case3)可以引射环境冷气，引射系数达到0.1左右，并将其冷端表面平均温度从638 K降低到415 K，红外抑制器3~5 μm波段壁面辐射强度峰值降低84%，气体辐射强度峰值降低80%。总体来看，弓形挡板冷端表面温度受双层弓形挡板内部引射气流、弓形挡板冷端下游滞止涡和二元混合管窄边出口附近的回流冷气三者共同影响。

现有国产氧化钒非制冷红外探测器多采用挡板校正进行非均匀性校正, 导致结构复杂与图像中断, 从而影响探测器的正常使用。提出了一种新型无挡板非均匀校正方法, 首次结合基于定标校正与场景校正的非均匀校正方法, 实现了对非制冷红外探测器的无挡板校正。实验结果表明, 该方法能在开始校正后快速实现非均匀校正, 校正效果良好, 并且不存在传统场景校正方法存在的“鬼影”问题。该方法避免了红外成像系统的图像中断问题, 同时有助于减少红外成像系统的体积与功耗。

为实现光折射率传感器小结构、高灵敏度的要求,根据表面等离极化激元的透射特性,提出了一种单挡板金属-介质-金属(MIM)波导耦合类云朵腔结构。此结构引用“腔中腔”的理念,在近场耦合作用下,类云朵腔所形成的较宽的连续态与金属挡板所形成的较窄的离散态经过干涉相长相消,可以产生三重不同模式的法诺共振。结合耦合模理论,对三重法诺共振的产生机理进行分析,并运用有限元分析法对此结构进行模拟仿真,定量分析了不同结构参数对折射率传感特性以及优质因子的影响。结果表明,三种共振模式的灵敏度分别为600,800,1083 nm/RIU,优质因子分别为5.08×10 ⁴、3.56×10 ⁵和1.17×10 ³。

研究了1.1 m大口径镀膜机热蒸发制备金属铝膜的膜厚均匀性问题，针对旋转平面夹具分析了夹具高度H以及蒸发源与真空室中心轴距离L对铝膜膜厚均匀性的影响。当 L=400 mm，H/L=1.10时，膜厚均匀性最好，不均匀性为9.614%，不均匀性随H/L的值增大而增大。当H=500 mm，H/L=1.47时，膜厚均匀性最好，不均匀性为4.487%，不均匀性随H/L的值减小而增大。进而引进了一个修正挡板函数，提出并设计了合适的修正挡板，膜厚均匀性由不加修正挡板时的17.8%改善到3.9%，从而解决铝薄膜厚度均匀性问题。

基于电子束蒸发小面源非余弦膜厚的分布公式，研究了电子束蒸发球面夹具系统光学薄膜厚度的分布均匀性。同时建立数学模型，通过MathCAD编程求解修正挡板的形状及摆放位置，控制光学薄膜厚度的分布均匀性。以蒸发Ta₂O₅薄膜为例，优化修正挡板的位置及形状，并制备厚度为600 nm的Ta₂O₅单层薄膜。实验结果表明，采用该模型优化设计的修正挡板，实际厚度不均匀性为0.6%，验证了该模型的可行性与正确性。

基于表面等离极化激元在亚波长结构的传输特性,提出了一种含单挡板的金属-介质-金属(MIM)波导耦合双T型谐振腔的结构。在近场耦合作用下,单挡板形成的较宽连续态与单T型腔形成的较窄离散态,经过复杂的干涉相消形成非对称的双重Fano共振峰。基于耦合模理论,研究了单挡板MIM波导耦合单T型腔Fano共振的产生机理,并采用有限元分析法对该结构进行了模拟仿真。在此基础上,研究了含双T型腔结构的四重Fano共振形成过程,分析了上下T型腔结构参数对Fano共振峰的影响。结果表明,上下T型腔产生的Fano共振峰互不影响,且由单个T型腔可以实现两个Fano共振峰独立可调谐,故含金属挡板的MIM波导耦合双T型腔结构可以实现四个Fano共振峰独立可调谐。该结构可为差动传感器和波分复用器的设计提供有效的理论参考。

微电铸工艺是太赫兹全金属光栅器件成型的关键工序。金属光栅质量取决于电铸工艺中金属离子沉积的均匀性，而电铸槽阴极附近电流密度的分布直接影响金属离子沉积的均匀性。在阳极与阴极间添加开孔的绝缘玻璃挡板可以改善阴极电流密度分布的均匀性，研究了挡板与阴极的距离以及挡板开孔大小对阴极电流密度分布的影响，仿真结果表明：添加开孔绝缘挡板有助于改善阴极处的电流密度分布；当添加的玻璃挡板开孔大小与阴极尺寸一致时，挡板距离阴极越近，阴极的电流密度分布越均匀。根据仿真结果设计了相应的挡板，电铸工艺获得了较好质量的均匀金属层，从而验证了上述仿真分析的有效性。

基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘级联结构。由圆盘级联形成的孤立态与金属挡板形成的较宽连续态干涉相长相消,形成了两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论,分析了该结构形成Fano共振的传输特性,采用有限元分析法对结构进行了模拟仿真,定量分析了结构参数对折射率传感特性影响。根据折射率变化的物理机制,分析了温度和湿度在实际测量过程中对测量结果的影响,并采用差动传感的方法有效解决了传感过程中的交叉敏感问题。

基于表面等离激元在亚波长结构的传输特性,提出了一种含双金属挡板的金属-电介质-金属(MDM)波导耦合方形腔结构。法布里-珀罗(F-P)谐振腔产生的宽连续态与由方形谐振腔产生的窄离散态干涉相消,形成了Fano共振。基于耦合模理论,定性分析了该结构Fano共振的产生机理。利用有限元法对该结构进行了仿真,定量分析了结构参数对折射率传感特性的影响。结果表明,优化参数后该结构的折射率灵敏度高达1080 nm/RIU,优质因子高达7.35×10 ⁵。