基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应，并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元，并将x、y方向分别设置为完美匹配层（PML）、periodic边界条件，通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明，该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上，最高可达87.05%。当图案占空比相同时，单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应，导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合，这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。

在太赫兹频段，为解决FP干涉滤光片反射率低、适用频率范围小及角度稳定性差的问题，设计了一种新的太赫兹频率选择表面结构。首先进行了仿真分析，确定了结构的硅片厚度和金属网栅层数，并对参数进行了优化。然后对该结构的传输特性和角度稳定性进行了仿真，该结构在入射倾斜角0°~45°范围内具有较好的稳定性，最后加工出滤光片实物，对仿真结果的准确性进行验证。在太赫兹波垂直入射的情况下，实物测量结果与仿真结果基本吻合，在1.34~2.34 THz频率范围内，反射率和透射率分别为91.0%~98.4%和0.7%~8.0%，满足FP干涉滤光片高反射率、低透射率要求。

研究了激光功率正弦调制对AZ31镁合金焊缝熔深和工艺气孔的影响。保持激光功率恒定在1500 W，将焊接速度从3.0 m/min逐步增加到4.0 m/min，观察了匙孔周期性开闭行为，分析了不同反射次数对高反射材料匙孔能量分布的影响规律。在不同焊接速度下采用激光功率正弦调制，调制幅度为500 W，调制频率从50 Hz逐步增加至200 Hz，统计了焊缝熔深和工艺气孔率的变化趋势。试验结果表明：对于高反射材料，激光功率调制效果与匙孔内光束反射次数有关，反射次数较多的匙孔具有较大深宽比，匙孔底部累积能量高，深度变化滞后于激光功率变化，激光功率调制有助于增加熔深。激光功率正弦调制不利于镁合金匙孔稳定，50 Hz低频调制显著增加工艺气孔，调制频率为150 Hz时激光功率正弦调制对匙孔稳定性的影响较小。

基于能带理论设计了一种用于红外高反射的新型一维光子晶体。根据麦克斯韦方程的传输矩阵计算基础，得到了布洛赫波与入射光频率的色散关系，并由此构建了光子晶体能带结构。入射光波在介电常数周期变化结构中的布里渊区边界多次反射后会形成驻波，从而产生光子禁带。叠加3~5 μm和8~12 μm两种周期结构的光子晶体可以使光子禁带拓宽2.2×10¹³ Hz。在此基础上，选用折射率色散小的材料体系Si/ZnO设计并制备了13层一维光子晶体，该晶体在3~5 μm和8~12 μm红外波段的平均反射率在91.3%以上。实验结果与仿真结果吻合，验证了模型和理论的高可靠性。

目前，高反射率反射镜在激光陀螺和引力波探测等领域中有着广泛的应用。但对于反射率为99.9%~99.99%的样品，现有测试手段存在一定局限性。搭建了基于分光光度法的反射率测量装置，采用双光路测量方法，通过测量参考信号和基准信号、参考信号和测试信号的差分信号来计算反射率。与绝对值较大的参考信号、基准信号和测试信号等相比，信号差值本身相对较小，因此可以充分利用锁相放大器的灵敏度来提高反射率的测量精确度。所介绍的测量方法的精确度可达10^-5，与光腔衰荡法进行对比，测量误差在0.009%以下。所提方法用简单的装置就能达到较高的精确度，满足99.9%~99.99%反射率的精确测量需求。

针对目前腔失调参数与腔损耗之间的映射关系并不明确，调腔过程中腔相对失调量亦不明晰等问题，提出一种基于腔失调参数扫描的腔损耗寻优调腔方法。该方法通过腔镜倾斜调节量的扫描寻优，以光腔衰荡时间为判据寻找初始腔和测试腔相对失调优化的腔状态。实验结果表明：通过该方法，对同一高反射率待测样片6次实验测量结果的测量重复性精度相比传统方法由1.26×10^-4提高到约9.83×10^-6，测量重复性峰谷值由3.25×10^-4提高到2.7×10^-5，测量结果更稳定，表明该方法能获得腔参数相对失调更小的调腔状态，为在初始腔反射率较低的光腔衰荡测量系统中抑制衰荡腔相对失调提供了一种解决方案。

极紫外-真空紫外高性能薄膜光学元件的发展对天文、材料、物理等学科具有重要意义。本文主要介绍了同济大学精密光学工程技术研究所在高性能极紫外-真空紫外薄膜光学元件的最新进展。展示了极紫外-真空紫外波段（10~200 nm）用薄膜反射镜、薄膜单色器和薄膜起偏器的研究成果。为适应不同的使用需求和环境，开展薄膜内部微结构的综合表征及其物理化学机制的研究，形成了一套完备的极紫外-真空紫外薄膜光学元件表征、优化、制备技术体系，有效提升了均匀性、反射效率、带宽、稳定性和偏振度等薄膜元件核心性能。高性能的极紫外-真空紫外薄膜光学元件研制技术将为我国大型地面科学装置及空间天文观测设备提供强有力的支撑。

红外高反射薄膜是实现超低损耗光学器件、红外隐身等技术的关键基础材料。根据多层光学薄膜的传输矩阵原理，得到一维光子晶体的反射率和透射率表达式，分析推导了一维光子晶体的能带结构。利用传输矩阵原理，以Ge和SiO2为介质材料设计了28层λ/4一维光子晶体结构。随后，利用有限元法计算其光子能带，使用折射率差值更大的PbSe和SiO2，计算出光子晶体的第一、第二禁带分别为2.01×1013 ~ 4.11×1013Hz和8.13×1013~1.02×1014Hz。优化后的λ/4一维光子晶体结构层数低至14层，实现了3~5 μm和8~14 μm的高反射率。