Optical logic gates play important roles in all-optical logic circuits, which lie at the heart of the next-generation optical computing technology. However, the intrinsic contradiction between compactness and robustness hinders the development in this field. Here, we propose a simple design principle that can possess multiple-input-output states according to the incident circular polarization and direction based on the metasurface doublet, which enables controlled-NOT logic gates in infrared region. Therefore, the directional asymmetric electromagnetic transmission can be achieved. As a proof of concept, a spin-dependent Janus metasurface is designed and experimentally verified that four distinct images corresponding to four input states can be captured in the far-field. In addition, since the design method is derived from geometric optics, it can be easily applied to other spectra. We believe that the proposed metasurface doublet may empower many potential applications in chiral imaging, chiroptical spectroscopy and optical computing.

为了降低或消除激光诱导击穿光谱（LIBS）检测过程中激光能量、背景辐射、噪声信号对特征光谱信息的影响，以镉靶材为对象，构建偏振分辨激光诱导击穿光谱（PRLIBS）系统，探索提高重金属污染物LIBS分析能力的方法。结合光波在多层媒介传播过程中的菲涅耳方程，分析入射光波长对光强透射比的作用机理，构建正入射方向上的等离子体辐射强度分光透射比模型。利用该模型获得了相同条件下的LIBS、PRLIBS光谱数据，比较了镉元素特征谱线强度的相对标准偏差（RSD），并分析了不同延迟时间下特征谱线强度的变化趋势。结果表明：在低能量密度情况下，PRLIBS具有明显的测量优势，可以采集到更多的特征峰信号，并且PRLIBS光谱特征谱线强度的RSD值小于相同检测参数下LIBS光谱特征谱线强度的RSD值，说明分光透射比模型能够有效提高等离子体光谱的稳定性；LIBS与PRLIBS的谱线强度随延迟时间的变化趋势一致，说明PRLIBS并不影响原有LIBS的延迟时间；随着脉冲能量增大，分光透射比模型可以有效降低基线漂移和背景辐射，增强光谱的分辨能力；分光透射比模型不仅保留了连续谱中的有效信息，还提高了谱线识别的稳定性，对于提高低激光能量诱导条件下LIBS特征谱线识别能力具有重要的参考意义。

The Shack–Hartmann wavefront sensor (SHWFS) is commonly used for its high speed and precision in adaptive optics. However, its performance is limited in low light conditions, particularly when observing faint objects in astronomical applications. Instead of a pixelated detector, we present a new approach for wavefront sensing using a single-pixel detector, which is able to code the spatial position of a light spot array into the polarization dimension and decode the polarization state in the polar coordinate. We propose validation experiments with simple and complex wavefront distortions to demonstrate our approach as a promising alternative to traditional SHWFS systems, with potential applications in a wide range of fields.

为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度，以测量矩阵条件数作为目标函数，采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析，并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评价函数，在给定的器件误差范围内，对多种不同角度组合设置进行仿真实验。仿真结果表明，当仪器角度参数组合的测量矩阵条件数为1.733时，偏振度测量精度优于0.01的概率为98%，比测量矩阵条件数为1.966和3.257的角度参数组合的概率分别提高了23%和64%。该研究为空间振幅调制偏振光谱仪元件参数设计与选取提供了理论依据。

基于太赫兹时域光谱（THz-TDS）系统，使用两个相互垂直的光电导天线构建了1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列。通过调控各个阵元的偏置电压，对其辐射太赫兹波的偏振方向进行研究。结果表明：在已实现光电导发射天线阵列的高效合成以及可同时检测脉冲太赫兹波的振幅、相位及偏振态的探测天线的基础上，通过调控各个阵元的偏置电压分别改变了平行和垂直两个阵元辐射太赫兹波的强度；经过1×2 GaAs光电导太赫兹源阵列在远场的同步合成，可产生不同偏振方向的脉冲太赫兹波，实现了以全电控的方式产生任意偏振方向太赫兹波的光电导太赫兹辐射源。

提出一种在太赫兹波段检测物质琼斯矩阵的方法。利用太赫兹面阵成像系统对会聚太赫兹光场的纵向分量进行相干测量，由此提取太赫兹光场的偏振信息，并通过分别测量未放置样品、放置原始样品和样品旋转90°后的透射太赫兹光场偏振信息，提取样品的琼斯矩阵元素。利用此方法，分别对不同角度的太赫兹偏振片和波片进行了实验测量，并与理论结果进行比较，发现具有很好的一致性。研究结果说明，所提方法对表征物质在太赫兹波段的各向异性特征具有很好的实用性。

因安全隐蔽性和衣物穿透性等特点，被动太赫兹成像已用于关键场所的人体安检。多极化成像可丰富信息维度，提升系统性能。针对极化模式难以选择和多极化图像特性尚不明确等问题，全面评估用于被动太赫兹成像检测的多极化图像质量。首先，分析人体和隐匿物品的任意极化太赫兹辐射亮温模型；然后，通过成像实验和仿真模拟获得4个线极化图像，并计算分析6个极化参数图像；接着，利用传统全局无参考评价指标对比分析多极化图像；最后，采用受试者工作特征（ROC）曲线和差异信噪比（DSNR）定量评估用于检测的局部图像质量，并通过观察者主观评价统计实验验证了若干全局和局部指标的合理性。结果表明，合理选择极化并融合多极化对提升成像检测性能具有重要意义。

太赫兹（THz）波在通信、成像、安全监测、生物医学等领域有着广阔的应用前景。随着THz技术的飞速发展，对其传输波导，特别是低损耗、单模、柔性传输等高性能THz波导的需求日益增长，这将为提高THz系统的灵活性及推动其实用化发展提供重要支撑。综述了金属膜波导和介质金属膜波导的设计和制备工艺，在0.1~0.3 THz和2.0~5.0 THz频段的损耗和单偏振单模传输等特性，以及在通信和成像等方面的应用。着重介绍了本课题组近年来在波导的设计、特性仿真、制备、测试和应用方面的研究结果。也对THz波导研制中存在的难点和发展前景进行了初步探讨。

线偏振超连续谱光源是具有线偏振特性的宽光谱激光光源，是连接偏振光学与非线性光学的一个很好的纽带，在高光谱成像照明、光学相干层析等领域有重要应用。近几年关于线偏振超连续谱的研究报道逐渐增多，研究人员已经针对线偏振超连续谱的偏振度提高、相干性增强、光谱平坦度提高、功率提升以及光谱拓展等重点问题开展研究工作，并取得重要进展。本文介绍线偏振超连续谱的研究进展，总结分析线偏振超连续谱产生中的关键技术，并介绍与分析两种针对线偏振超连续谱的偏振消光比测量方法。

从技术上获取悬浮粒子与光相互作用的指标体系，从理论上模拟悬浮粒子与光相互作用的过程和机制，进而借助光散射技术对悬浮粒子的微物理属性进行定性定量的识别、区分和反演，是相关领域研究者的关注焦点。光学测量中的偏振散射分析，不仅能实现原有粒子散射过程的检测，还能借助偏振矢量分析有效扩展实验数据的信息维度，从而为不同粒子类别和属性差异的细化识别提供可能。本文针对悬浮粒子的测量与分析问题，从测量技术、计算理论、实测数据分析几个方面对光散射相关进展进行了综述，并重点关注了基于粒子散射偏振分析提取的悬浮粒子研究进展。