本文为揭示喷淋水膜对固体表面的红外辐射抑制机理并建立准确的红外辐射计算方法，开展了水膜对固体表面红外辐射影响规律的理论和实验研究，表明在8~12 μm波段，水膜厚度大于100 μm时，覆盖水膜固体表面的红外辐射特征主要取决于水膜的红外辐射。建立了覆盖水膜固体表面的红外辐射传输模型，对文献中常用计算方法的结果精度进行了分析。采用水膜自由表面温度计算红外辐射误差小于0.3%，而采用固体表面温度计算红外辐射最大误差达8.32%。

本文设计了一款机械性能优异和具有独特防伪功能的液晶柔性显示薄膜。首先，基于光控取向技术设计了一款具备双通道显示功能的液晶显示器件，通过光场调控实现两个通道的独立显示。其次，以液晶盒厚度作为对照组确定了最佳厚度，使两个独立图案形成主副显示效果，从而隐藏防伪信息。最后，通过在液晶-聚合物复合材料中掺杂银纳米线（AgNWs）?改善了液晶显示薄膜的机械拉伸性能。实验结果表明，在液晶柔性显示薄膜厚度为60 μm时，其呈现令人满意的图案显示效果。同时，与未掺杂AgNWs的液晶显示薄膜相比，掺杂了AgNWs的液晶柔性薄膜的模量参数提高了30%以上，具备更大的应力承受能力和应变范围。本研究对于制备信息丰富且稳定性强的液晶防伪商标具有积极意义。

具有半导体-金属态相变性质的二氧化钒材料可用于光电探测器的激光致盲防护。本文报道了基于磁控溅射法制备二氧化钒薄膜材料的结构、形貌特性，以及在不同温度下的光学性质。使用椭偏光谱法测量了20~100℃下可见-近红外波段二氧化钒材料的椭偏参数，利用Gaussian、Lorentz模型获取了薄膜在相变前的光学性质，结合Drude模型拟合获取了材料在相变后的光学特性，获取了材料在300~1 700 nm之间的变温折射率和消光系数等参数。变功率下1 550 nm红外激光透射率的实验测试研究表明，VO₂薄膜样品的相变阈值功率为12 W/cm²，相变前后透射率由51%减小到15%~17%，开关率69%。

为了解决光学材料多功能耦合与集成的光谱诉求及其材料设计冲突难题，本文提出一种基于［TiAlN/Ag］²/TiAlN序构复合薄膜开展可见光透射诱导与红外辐射抑制的协同设计方法，诠释序构薄膜材料多功能耦合的新原理与新机制，并对其光学兼容性能测试表征。研究表明，构筑的［TiAlN（厚度30 nm）/Ag（厚度15 nm）］²/TiAlN（厚度30 nm）序构复合薄膜具备带通状选择性透射与中远红外低辐射的光学特性，可较好实现透视、遮阳、低辐射控温与红外隐身多功能兼容效果，在军用车辆、绿色建筑等特种玻璃的辐射控温与红外隐身领域有应用潜力。

Ex situ characterization techniques in molecular beam epitaxy (MBE) have inherent limitations, such as being prone to sample contamination and unstable surfaces during sample transfer from the MBE chamber. In recent years, the need for improved accuracy and reliability in measurement has driven the increasing adoption of in situ characterization techniques. These techniques, such as reflection high-energy electron diffraction, scanning tunneling microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy, allow direct observation of film growth processes in real time without exposing the sample to air, hence offering insights into the growth mechanisms of epitaxial films with controlled properties. By combining multiple in situ characterization techniques with MBE, researchers can better understand film growth processes, realizing novel materials with customized properties and extensive applications. This review aims to overview the benefits and achievements of in situ characterization techniques in MBE and their applications for material science research. In addition, through further analysis of these techniques regarding their challenges and potential solutions, particularly highlighting the assistance of machine learning to correlate in situ characterization with other material information, we hope to provide a guideline for future efforts in the development of novel monitoring and control schemes for MBE growth processes with improved material properties.

为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测，开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究。首先，分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型，并利用COMSOL Multiphysics 5.6对3类光场进行射线仿真，对比分析了球面积分光场下射线角度均匀性及辐照均匀性，通过正交仿真优化椭球面积分光场参数；其次，在椭球面积分光场环境、亮场前打光环境、暗场前打光环境下对包装盒成像。与此同时，对包装盒的油污、抵触、开口、泡皱、破损5项常见缺陷依次进行物理检测和机器视觉检测，验证缺陷成像的有效性。试验结果表明，在椭球面积分光场下成像，图像对纸质基底层缺陷特征、透明膜层缺陷特征均有较好的呈现效果，图像上油污、抵触、开口、泡皱、破损的物理检出率分别为96.2%、92.5%、100%、95%、92%，异常检出率分别为98.6%、97.5%、100%、100%、98.4%，缺陷类别检出率分别为97.6%、96%、100%、97%、96%。研究结果表明，椭球面积分光场光路角度和辐照强度均匀，覆透明膜包装盒的缺陷特征呈现清晰，满足工业生产的检测要求。

为了实现窄带完美吸收，本文提出了一种简单的三层金-二氧化硅-金薄膜(MDM)结构。通过电磁波时域差分算法(FDTD)进行模拟仿真和理论计算，详细分析了该结构的可调谐吸收特性，同时建立了理论模型，分析了其中存在的电磁模式以及窄带完美吸收的物理机制。首先，利用电磁波时域差分算法和传输矩阵算法(TMM)对该结构进行了理论计算，详细地分析了各个结构参数对吸收光谱的影响。然后，对该结构形成的窄带完美吸收物理机制进行了分析讨论。最后，利用磁控溅射制备手段，成功制备了三层结构的样片。实验观测到的结果与理论仿真一致。实验结果表明：本文提出的窄带完美吸收结构，最窄带宽约为21 nm，最高吸收可达99.51%，基本实现了窄带完美吸收。本文研究成果为相关应用奠定了基础。