本文提出使用单层光栅超表面结构耦合的方式实现太赫兹人工表面等离子体激元（SSP）共面激发，克服了通过介质耦合器在实际应用时需要反射测量等缺点。在单层金属结构上同时构造周期性光栅和太赫兹SSP复合结构，当太赫兹波垂直入射时，可实现光栅波矢和SSP波矢相匹配，激发SSP模式，在透射谱中可以产生高Q值谐振峰，其Q因子可以达到1923。分析了结构参数对光栅耦合超表面透射谱以及色散特性的影响。基于该结构透射谱中的高Q谐振峰进行传感研究，在谐振中心频率为0.22 THz时，实现传感灵敏度为67 GHz/RIU。本文所提出的光栅耦合超表面复合结构仅使用单层超表面结构实现了太赫兹SSP模式的激发以及高Q传感，在诸多实际应用领域具有较大的研究潜力。

为灵活控制波束以增强多目标探测和跟踪功能，研制了基于人工表面等离子体激元（SSPP）的毫米波四波束高扫描率漏波天线（LWA）。根据正弦电抗调制叠加理论，对基片集成波导（SIW）槽缝形成的SSPP结构进行多周期性叠加调控，实现四波束扫描LWA。为改善天线的法向辐射性能，在SIW下表面周期性开槽，消除LWA的阻带效应。对设计的LWA进行加工和测试，结果表明在29 GHz~30.2 GHz的频带内，该天线的四个波束能从-52°连续扫描到+22°，扫描率达到18°/%BW，节约了频谱资源，并提高了多目标探测效率。

红外探测器在**侦查、遥感、通信、精确制导和航空航天等领域发挥着关键作用，受到世界各国长期关注，具有重要的研究价值和应用前景。微纳结构与传统半导体探测器集成后能够有效提高光子耦合效率和等效光程，突破传统体材料的吸收极限，提高光电器件的量子效率并降低器件的暗电流，为高性能红外探测器的研究提供了全新的技术手段。文中围绕近年来各种不同类型的微纳结构增强型红外探测器的研究展开综述。首先，介绍了微纳结构增强型红外探测器的基本原理，根据微纳结构的材料和功能不同，进行了分类和对比；其次，分别从介质型、表面金属型和三维等离子腔型等方面对微纳结构在红外探测器上的研究进展进行了阐述；最后，对基于微纳结构增强型红外探器的发展趋势进行了总结和展望。

莫尔晶格是指两个相同或者相似的周期结构重叠形成的复合结构。受二维材料中范德华尔斯（van der Waals）异质结形成的莫尔超晶格研究的影响，光学、声学、力学、热学领域中莫尔晶格的研究也相继重拾热情或不断涌现。本文主要回顾了光学莫尔晶格的研究进展，包括构成莫尔晶格的两个周期结构在空间上处于同层的单层莫尔晶格结构和处于不同层的双层莫尔晶格结构，讨论了由不同材料、不同形式构成的各类光学莫尔结构的线性和非线性光学特性。

基于结构化的金属表面，即超构表面，所获得的表面波最近得到了广泛关注。它们在各种不同的频率下在集成光学回路、成像以及生物检测中都有着良好的应用前景。本文中，我们展示了一种由双各向异性超构材料单元构成的超构表面可以支持多种不同偏振模式的表面态。这个结构拥有D_2d点群对称性，包括了在xz和yz面内拥有镜面对称，以及在y = ±x方向上拥有C₂旋转对称性。基于这种对称性，这个超构表面可以在k_x和k_y方向上支持横电模（TE）以及横磁模（TM）的同时支持在k_y = ±k_x方向上的纯纵模以及椭偏的横电磁模（TEM）。这种超构表面上的多种表面模式可能会产生新的表面波现象以及器件应用。

与传统化学颜料滤光片相比，基于微纳光学结构的滤光片所呈现的颜色不仅纯度高、亮度大而且不易褪色，更重要的是不会对环境产生污染。超构表面结构色滤光片因在光学装饰、彩色显示、成像以及光伏等领域存在潜在的应用价值而受到广泛关注。随着微纳加工技术的进步，基于不同共振机理的超构表面结构色滤光片相继实现。本文首先介绍了基于超构表面产生结构色的三种典型共振机理，然后介绍超构表面结构色滤光片在全彩显示、全息成像、信息加密以及彩色光伏器件等领域的应用现状，最后对超构表面结构色滤光片的发展前景进行展望。