基于金属-光敏硅组合圆环提出了一种光可调太赫兹超表面，可用于实现多功能的波前操控。该超表面单元由正反两面的结构层和中间介质层组成，其中结构层是开口方向相反的金属环，开口处由光敏硅进行填充。在光照强度较低时，超表面可以将入射的圆极化波转换为交叉极化的透射波；随着光照强度升高，透射波将逐渐被完全抑制。根据几何相位原理，通过旋转金属-光敏硅组合圆环，透射的交叉极化波会携带额外的相位因子，并可实现完全的2π范围相位覆盖。通过合理排列超表面单元结构，可以对透射波的波前实现任意操控。利用提出的光可调超表面，在较低光照条件下实现了高效的异常折射、透镜以及轨道角动量产生器；在较高光照条件下，抑制了其透射效率，可有条件地选择应用功能，表现出较好的灵活性。提出的光可调超表面在太赫兹成像、通信、雷达等方面具有较大的潜在应用价值。

超薄银薄膜具有高柔韧性和优良的光电性能，是用于透明导电电极的潜在材料。通过电阻热蒸发技术以金属铝作为浸润层制备超薄银透明导电薄膜。引入铝浸润层降低银薄膜的阈值厚度，使银薄膜在K9 玻璃基底上以尽可能低的厚度达到连续。对不同厚度铝浸润层上银薄膜方块电阻进行测试，经SEM 图像验证后得出，1 nm铝浸润层对银薄膜具有较好的浸润效果。随后采用相同的工艺在1 nm铝浸润层上制备了不同厚度的银薄膜，透过率和方阻测试结果表明，1 nm铝浸润层上制备的10 nm银薄膜方阻值可达到13 Ω/□，其在0.4 μm~2.5 μm波段内透过率可达到50% 以上。

针对发光二极管（light-emitting diode，LED）光源颜色和光通量精准调控难度高，在生产应用中，调控操作需在电脑等设备上进行的问题，基于格拉斯曼颜色混合定律，结合脉宽调制(pulse width modulation，PWM)调控LED的特性，建立表示PWM与LED照度关系的数学模型，以STM 32微控制器为核心设计了三基色LED调光调色系统。对系统分别进行单色、双色和3色的混光照度实验，数字照度计的测量值与光照数学模型的理论值对比结果表明，该系统在0~370 lx区间内系统的光源照度误差≤4%，合成光色共16 777 216种，且对光源颜色和光通量的调控操作可直接在系统上完成，无需接入其他设备，减少了操作流程，满足工业视觉检测、农作物补光照明和文化旅游对光源颜色和照度的需求。

为了满足两镜反射系统对光学元件高精度的装调、定位要求，以及系统工程化应用对可靠性与装调效率的要求，提出了一种基于人工神经网络（ANN）的自适应装调技术。基于矢量波像差理论分析两镜系统波像差与失调量的映射关系，在Keras框架下搭建ANN，并以非解析思路构建了自适应装调模型，开发了自适应装调装置，使失调次镜的平移调校精度优于2 μm，倾斜调校精度优于2″，解决了算法设计与精度优化、反射镜组微应力固联等技术难题，并对某双抛无焦系统完成了自适应装调验证。试验结果表明：运用该装调技术，两镜反射系统装调后波像差优于λ/16、装调周期大幅缩短、装配可靠性通过环境试验考核，为该技术的工程化应用打下了基础。

在光学加工领域，采用功率谱密度（power spectral density, PSD）对误差频谱方面信息进行表征，但是功率谱密度是表面误差统计信息，不如峰谷值 (peak-valley，PV)和均方根值(root mean square，RMS)直观。为了分析功率谱密度与工艺参数之间的关系，该文从PSD定义出发，分析了随机面形轮廓不同参数对光学PSD的影响规律，总结了PSD控制的要点，在平面玻璃上对数控抛光典型路径下加工的PSD曲线进行分析。分析结果表明：PSD与随机轮廓幅值、频率分布有关，相位对它几乎无影响；在RMS接近情况下，PSD线性拟合斜率和RMS Slope随随机轮廓的自相关长度增加而下降；短程加工路径相较于长程有序路径能够有效抑制PSD曲线峰值，使得光学元件符合频谱抑制要求。

衍射光学元件较球面、非球面光学元件在校正色差方面具备较大优势，尤其是在红外光学领域，应用衍射光学元件可进一步增加光学系统的设计自由度。随着红外光学市场的进一步增大，常规的衍射光学金刚石车削技术难以满足大规模需求，精密模压技术成为解决上述问题的关键技术。模具设计是实现精密模压的重点，为了缩减模具设计周期，该文采用有限元仿真方法对模具进行预先设计及补偿，并试加工。采用单站式精密模压机对设计的模具进行了精密模压试验。模压试验结果表明：采用合理的工艺参数，能够实现衍射光学元件面形精度PV达到0.56 μm，位置误差<0.011 mm，环带高度误差<0.12 μm，验证了仿真预先补偿在衍射光学模具设计中的有效性。

光电搜索跟踪系统是战场态势感知、信息获取、目标捕获、跟踪定位等**装备的核心光电设备，其跟踪精度是表示光电搜索跟踪系统作战能力的关键参数。针对该参数的需求，提出了一种基于OLED发光的平行光管阵列式目标模拟器设计方案，其动态目标模拟角速度范围为1°/s～100°/s，角度定位精度为0.8″。对动态目标模拟器的角速度模拟进行了分析，得出角速度模拟的相对扩展不确定度可达0.6%～0.8%。

超表面具有亚波长尺度下精密高效的光波操控能力，但在其单独实现主动式调控方面，目前仍有诸多技术困难亟待克服。液晶与超表面的结合有望发挥各自的长处，实现一种分辨率高、衍射角大、超紧凑的新型主动式光调控器件。以液晶与超表面两部分功能设计的独立与否作为分类依据，回顾了近年来主动式液晶超表面的研究进展，具体包括液晶波片与偏振敏感超表面结合、液晶环境与共振型超表面结合、液晶与超表面光学性质互补等。最后对主动式液晶超表面所面临的挑战以及发展前景进行了讨论和展望。

为了满足空气动力学要求，采用共形薄壁结构的整流罩或光学窗口成为未来高速飞行器的发展趋势。但是这类零件在加工过程中，切削力会随着轴向位置发生改变，一次加工难以达到精度要求，需要通过在位测量、补偿加工来控制切削力变化所引起的面形误差。以超精密车床作为运动平台，设计高陡度薄壁光学零件的在位检测系统，研究测点分布的优化算法，实现测量效率和测量精度的统一；建立热变形误差修正模型，提高高陡度薄壁光学零件在位测量的精度。针对某型高陡度薄壁头罩，通过在位测量为补偿加工提供指导，将头罩表面误差由峰谷比（peak-to-valley, PV）3.1 μm控制到PV 0.7 μm，将同轴度控制到1.02 μm，满足光学系统的性能要求。

近年来，磁流变抛光作为一种确定性加工方法已成为获得高精度非球面的重要手段。作者以回转对称二次抛物面为例，分析了磁流变抛光中使用抛光轮校正工件位置的理论方法，并通过实验在Φ230 mm熔石英样件上验证对刀理论，分别在X方向和Y方向以少于3次的调整次数校正工件位置，实现了X方向、Y方向偏置量均低于0.009 mm；采用磁流变抛光技术对工件进行了修形实验验证，加工后面形精度RMS由λ/7收敛至λ/40。实验结果表明：作者提出的非球面工件位置对刀校正方法简单、可靠，能够很好地对工件进行精确定位，利于高精度非球面磁流变抛光加工。