消偏振分光片是空间光学中的重要分光元件，为了实现780 nm波段激光在大分光比条件下的稳定分光输出，设计并制备了一种高分光比消偏振分光片。使用TFCalc软件仿真设计了双面消偏振分光膜系，通过离子束辅助电子束热蒸镀技术制备了消偏振分光片样品。然后，使用透射电子显微镜、分光光度计对所制备样品进行了测量表征，得到了分光片的实际薄膜结构及透射光谱，光谱结果显示该分光片的透射率接近98%，s偏振光与p偏振光的透射率偏差小于0.3%。最后，搭建测试光路对分光片进行变偏振方向、变波长及长时间稳定性等测试。实验结果表明：该分光片在目标波段内的透射率接近98%，偏振方向大范围变化时透射率偏差小于0.2%，波长在772~792 nm内变化时透射率波动小于0.12%；10 h长时结果显示，当平均时间为100 s时，分光比与透射率的Allan方差分别为1.41×10-3和4.12×10-5。所提出的消偏振分光片具有良好的消偏振性能，可直接应用于光学测试计量和量子传感探测等精密测量领域。

偏振和位相调控分光膜是自由空间量子通信系统中不可缺少的光学元件，其性能直接影响通信质量，决定通信误码率。基于等效层设计理论，采用“介质+金属+介质”的特殊膜系结构，选用Ag金属和SiO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅三种介质膜料作为镀膜材料，实现石英衬底45°入射时，1500~1600 nm波段消偏振平均透射/反射比为8.5:91.5，在1530、1540、1550、1560 nm控制位相的分光膜。采用电子束蒸发离子辅助沉积技术，优化沉积工艺，制备了分光膜样品。检测结果表明：在45°入射条件下，1500~1600 nm波段光谱平均透射/反射比为8.53:91.47，在1530、1540、1550、1560 nm处透射光位相差控制在5.02°以内，反射光位相差控制在8.05°以内，满足通信系统分光比及位相控制的要求。此外，该分光膜通过了相应的环境试验测试，满足可靠性要求。

为减小成像光谱仪的偏振敏感度并提高其定量化探测精度，提出一种透射式消偏振二维二元闪耀光栅。它在两个正交方向上都具有周期性槽形单元，每个槽形单元包含7个子周期。每个子周期的介质占空比在两个方向上是独立的，可同时调制TE和TM偏振态的等效折射率，以此优化光栅偏振特性。本文将等效介质理论拓展到二维情况，设计了以熔石英为基底，工作波段为0.6~0.8 μm的高衍射效率消偏振二维二元闪耀光栅。光栅两正交方向周期分别为3.31 μm和0.473 μm。仿真结果表明，在参考波长0.7 μm处TE和TM偏振态衍射效率分别为79.5%和79.6%，0.6~0.8 μm波段范围内TE和TM偏振态衍射效率均高于70%，偏振敏感度低于2.6%。与一维二元闪耀光栅相比，二维二元闪耀光栅具有高衍射效率、低偏振敏感度和易制作的优势。所得结论可用于指导实际应用中透射式二元闪耀光栅的设计，可望在光栅型高光谱成像仪中得到应用。