针对太赫兹频率选择表面（FSS）单元结构复杂、参数繁多、优化耗时等问题，基于卷积神经网络（CNN）并结合遗传算法，提出一种FSS智能化融合设计方法，并将其应用于典型滤波FSS的性能优化设计。将FSS周期单元拓扑编码为16×16的“0/1”旋转对称序列，收集26000组0.5~3 THz的透反射光谱作为数据集，利用19层CNN实现光谱预测，对测试集的平均绝对误差低至0.06。利用预测光谱与目标光谱的差值，给出各类典型FSS设计的通用目标函数，结合遗传算法，设计实现了带宽为0.1 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.5 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.2 THz的双频带通FSS，且均具有良好极化稳定性。计算结果表明，通过优化设计FSS的拓扑编码，可以简洁高效地实现各类典型带通带阻FSS。

为了表征伪装涂层表面的辐射偏振特性，以Priest Germer（P‐G）模型为基础，针对镜面反射和漫反射，建立一种基于几何衰减效应的二分量偏振双向反射分布函数（pBRDF）模型，引入镜面反射系数和漫反射系数，推导出红外辐射线偏振度模型，并对此模型进行校验，结果与实验数据吻合较好。数值分析涂层表面粗糙度、几何衰减效应及漫反射效应对红外线偏振度的影响，结果表明，涂层表面粗糙度越大，由粗糙度引起的遮蔽阴影效应越明显，对应涂层的红外线偏振度越小，且目标涂层的环境辐射与其红外线偏振度呈负相关。上述结果为实现**伪装和反伪装、目标识别等提供了理论支撑和技术支持。

为精准高效调校并检测微纳超构表面，基于时域多分辨分析（MRTD）方法研究了栅格微纳超构表面与掩埋微缺陷的耦合散射问题。从Maxwell方程出发，引入多分辨概念，建立耦合散射模型，推导出散射场，并与时域有限差分（FDTD）方法的计算结果进行比对，以验证MRTD方法的正确性并分析其优点。结合含微缺陷的栅格超构表面场分布，给出研究缺陷各参数对超构光学系统影响的必要性。通过数值计算分析缺陷尺寸、掩埋深度及相对方位等因素对耦合光散射特性的影响。上述结果为功能性表面设计、超灵敏检测、散射峰值方向及频率选择等领域和方向提供技术支持。

单一红外波段的光学系统在无人机对地侦察时接收到目标信息量较少, 也易受环境的影响甚至无法探测到目标, 严重影响了侦察的效率。分析了多波段红外光学系统成像原理及设计方法, 最终选取反射式结构形式设计了一款焦距为50 mm、全视场为12°×10°的离轴三反红外光学系统, 该系统可用于短波红外成像、中波红外成像, 以及长波红外成像。各个波段各个视场下, 该系统的MTF值在奈奎斯特频率30 lp/mm处均接近或达到衍射极限, 其弥散斑RMS值小于探测器的像元尺寸, 各项指标均满足成像质量要求, 扩大了无人机载系统的探测波段范围, 提高了系统的侦察能力。

透射式光学系统中透镜中心偏误差的存在, 影响了光学系统的共轴性, 从而产生了偏心像差, 影响了成像质量。非球面透镜的应用可以减少光学系统的像差, 越来越被广泛使用。为了研究非球面透镜和球面透镜的中心偏误差带来的系统偏心像差的差异, 提出了一种最佳光轴拟合对光学系统中心偏误差分析的方法。结合塞德尔多项式, 利用Zemax软件对系统加入失调参量, 引出相同中心偏误差对球面和非球面系统像差影响的差异。研究结果表明, 非球面透镜的中心偏误差引起的光学系统像差较大。相较于球面透镜, 在非球面透镜的加工制造过程中, 要更加严格地控制其中心偏误差。

针对现有的红外偏振图像伪彩色技术只能对采集到的偏振图像进行标量的、非动态的显示, 研究了基于P、S偏振态图像的红外伪彩色信号处理。将P、S偏振态图像信息经过处理后映射到RGB颜色空间, 设计了以TMS320DM642芯片作为核心处理器的伪彩色处理系统硬件电路, 完成了伪彩色信号处理系统的软件设计与调试分析。该红外偏振图像处理系统通过采集被测物体表面反射的红外偏振特性, 获得更多有用信息的同时保证了对红外偏振图像的处理速度, 对于红外目标识别及检测有参考意义。

基于传统谐振开口圆环频率选择表面（FSS），在有限元方法和半谐振圆环周期孔径结构的基础上，利用Floquent周期条件模拟无限空间单元，通过频域求解器得到该结构的散射参数和带通特性。将该结构单元的形状拓展成上下表面为反向开口的月牙形双层结构并优化出顶部传输通带平坦的多层半谐振环耦合结构FSS。仿真结果表明，横磁波垂直入射时，半谐振环结构的谐振频率稳定在9 THz，中心频率处的回波损耗为-22 dB，且具有较好的角度稳定性。双层月牙形结构在谐振点5.9 THz、10 THz和11.7 THz处可实现多窄带带通，多层FSS结构在6.35~9.35 THz频段内的传输系数低于-3 dB，具有良好的极化稳定性，为FSS在太赫兹无损检测、通信及传感等领域内的应用提供了理论依据和技术支撑。

半胱氨酸(Cysteine, Cys)作为生物体内一种重要的含巯基氨基酸, 与细胞代谢、氧化还原稳态密切相关, 然而过量的半胱氨酸可能会导致类风湿性关节炎、阿尔兹海默病等。因此, 开发一种能选择性识别半胱氨酸的荧光探针具有重要的研究意义。本文设计合成了一种以姜黄素-二氟硼为基本骨架, 2-氯-5-硝基苯甲酰基为识别位点的荧光探针分子1, 并将其用于半胱氨酸的识别。结果表明, 探针能高选择性识别Cys, 荧光强度与Cys浓度在10~70 μmol·L-1范围内呈良好的线性关系, 检出限为2.9 μmol·L-1。同时, Cys的加入会引起探针溶液颜色肉眼可见的显著变化, 由黄色变为无色。此外, 该探针能模拟检测水样中添加的半胱氨酸, 在自来水、河水样品中的半胱氨酸的回收率为98%~109%。

镜头内部光学元件存在气泡、杂质和划痕等疵病，会严重影响安防镜头光学系统的成像性能。提出了一种新型安防镜头内部镜片疵病的检测方法。在暗场环境下，分别利用背光灯和环形灯对待测镜头进行照射，再使用物方远心镜头成像到高分辨率CMOS探测器，正面拍摄获取待测镜头的疵病图像。测试结果表明，该系统测量安防镜头疵病准确率为98%，对于工业安防镜头的自动化检测及光学仪器的检测具有一定的指导作用。

单点金刚石车削技术虽然可以使铜反射镜获得较好的表面粗糙度, 但同时也产生了车削刀纹, 刀纹引起镜面光的散射现象, 严重影响系统的光学性能。为研究去除铜反射镜车削刀纹的修抛工艺最佳参数, 采用4因素4水平正交实验法, 通过ZJP350平面精磨抛光机进行抛光工艺实验, 以及Zygo Newview 8200白光干涉仪对铜反射镜的刀纹去除情况和表面粗糙度进行检测。结果表明: 铜镜胶盘的方法会使铜镜表面产生划痕以及塌边现象, 而阻尼布手工修抛法则可避免这些问题。实验得到了最佳修抛工艺参数, 可使铜基反射镜表面刀纹去除, 粗糙度平均值达到2.387nm, 低于初始数据。证明该方法可在不破坏车削精度的前提下去除车削刀纹, 对其他金属反射镜刀纹去除的研究具有参考意义。