周期光学系统，如光子晶体和光学超材料，可以在亚波长尺度形成高密度的电磁场能量局域，并获得极小的模式体积，在光操控领域具有巨大的应用潜力。近年来，研究人员在周期光学系统中发现一种光与物质的强相互作用，其被称为连续域束缚态。它是一类频率位于辐射连续域内但被完全局域的特殊电磁本征态，具有诸多有趣的物理特性和丰富的应用场景。本文系统性综述了周期光学系统中连续域束缚态的分类及其理论体系，并总结了其基本物理特性和最新应用发展。周期光学系统中的连续域束缚态正在为集成光学、信息光学、生物光学、拓扑光学以及非线性光学等领域注入新的发展动力。

光致热弹光谱是一种基于石英音叉热弹效应的新型气体检测技术，具有成本低、体积小、灵敏度高及光谱响应范围宽等优点，是目前一种重要的痕量气体检测方法。本文首先分析了基于光致热弹光谱的气体浓度测量原理，其次，从提高检测系统灵敏度的各种技术方法角度出发，介绍了近年来开发的提高石英音叉热弹光谱系统检测灵敏度的技术方法，从信号幅值、信噪比、最小检出限和归一化噪声等效吸收系数等方面，对系统的性能改进提升效果进行评估。最后，简要评述了光致热弹光谱在现场气体检测中的应用研究进展，对进一步提高检测系统灵敏度的方法进行了总结与展望。

针对目前太赫兹频段雷达散射截面（RCS）测量动态范围较小的问题，提出了一种结构分段定标结合数据分段处理的大动态范围RCS获取方法。基于相对定标理论分析了单一定标测量方式对RCS测量范围与测量精度的限制，并通过对光滑金属球与圆柱的实验测量进行了验证。通过光滑金属平板的RCS测量讨论了衰减元件的引入对系统测量精度与测量范围的影响。在此基础上，利用结构分段定标结合数据分段处理对弹头模型的RCS进行了测量，成功获得了弹头模型的主要散射特征，实现了目前已知最高的63 dB动态范围，测量结果与仿真计算结果一致。

设计了一种多频带可调谐的太赫兹超材料吸收器。在超材料吸收器的结构中，引入光敏半导体硅材料，设计特殊的顶层金属谐振器，分析开口长度、线宽、介质层厚度等参数尺寸对太赫兹超材料吸收器的吸收光谱特性影响。根据光照与光敏半导体硅电导率之间的关系，研究太赫兹超材料吸收器的频率调谐特性。仿真结果得到太赫兹波段的12个吸收频率调制，其中有10处吸收峰的吸收率超过90%近完美吸收，且有6处吸收率达到99%的完美吸收，而且吸收率调制深度和相对带宽分别达到85.9 %和85.5%，具有很强的可调谐特性。设计的光激励太赫兹超材料吸收器结构简单，具有多频带可调谐和完美吸收特性，扩大了吸收器的应用范围。

乳腺癌是女性常见癌症之一，乳腺癌区域的精准检测对乳腺癌的治疗有至关重要的作用。本文采用频率为2.52THz的连续太赫兹波反射式成像系统，对小鼠在体皮下乳腺癌模型进行了太赫兹波成像检测。研究结果表明，太赫兹波成像可以清晰识别出乳腺癌区域，且与肉眼可见肿瘤区域一致。在体乳腺癌区域的太赫兹波相对反射率高于正常组织，两者相对反射率差值高达15%。进一步，对距离皮肤表面不同深度的离体乳腺癌组织进行切片和苏木精-伊红（H&E）染色，作为金标准对照。结果发现乳腺癌区域的面积随着距离皮肤表面深度的增加而增大。通过将太赫兹波成像与H&E染色结果对比可知，在距离皮肤表面约460μm处，太赫兹波图像和H&E染色图中的肿瘤区域面积相等。由此可知，太赫兹波对在体皮下乳腺癌的探测深度大约在460μm左右，太赫兹波有望实现深部肿瘤的检测。