针对单层硼烯吸光效率低的难题，提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件，通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式，深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明，所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率，相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度，将器件在x和y偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%，对应共振吸收波长为1 550 nm和1 607 nm。此外，通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点，可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。

改进了描述光学材料强激光损伤的吸收波前模型，在原有模型的基础上引入了杂质缺陷吸收项，并将一维形式推广到了三维。利用改进后的吸收波前模型，数值模拟了红外单晶硅光学材料在波长1064 nm皮秒激光辐照时杂质源（以金属铁为例）附近材料的温度、损伤半径及损伤阈值等变化情况，并分析了光学材料初始温度对损伤阈值的影响规律。数值结果显示：（1）与传统的热传递模型不同，在损伤阈值附近，激光场能量密度从低于损伤到达到（或超出）损伤的微小变化导致温度场的巨大变化；（2）达到损伤能量密度后，杂质附近的最高温度及利用吸收波前表征的材料损伤半径随着辐照能量密度的增加近似线性增长；（3）激光损伤阈值随着材料初始温度的增加而降低。研究结果表明改进后的吸收波前模型可以较好地描述光学材料的杂质缺陷诱导强激光损伤：相比于传统的热超导模型，吸收波前模型可以更合理的表示损伤阈值附近温度场的突变，并可定量分析杂质诱导光学材料的强激光损伤尺寸。另外对单晶硅吸收波前模型的研究还显示提升材料的初始温度可以有效降低材料的强激光损伤阈值，这为提升光电对抗中光电探测器的激光损伤效率提供了一种思路。

为了实现红外光学微结构表面的高效、高精度、低损伤加工，提出了一种超精密自适应飞刀切削方法，并进行了实验验证。根据飞刀切削的运动学特性，建立了飞刀切削塑性加工模型。以最大切屑厚度始终小于脆塑转变临界为原则，根据微结构表面的局部形貌特征，采用迭代算法规划出具有动态变化进给速度的刀具轨迹。最后，将所提出方法与传统飞刀切削方法进行对比实验，验证了所提出自适应飞刀切削方法的有效性。通过实验成功在单晶硅材料上加工了无脆性断裂的微沟槽，表面粗糙度达到18 nm。与传统飞刀切削方法相比，超精密自适应飞刀切削方法在不降低进给速度的前提下，避免了脆性断裂，加工效率是传统方法的2.5倍。