针对传统微透镜面形测试光路复杂和效率不高的问题，提出了一种基于微透镜远场光斑高效提取环带状面形误差峰谷（PV）值的方法。基于几何光学原理，计算了不同环带误差形成的光斑的分界线位置；建立了环带误差的三维模型，通过仿真不同误差模型下的远场光斑，获得了分界线内外光强比值和环带误差值的对应关系；最后利用微纳加工技术制备出不同环带误差的微透镜阵列，搭建测试光路，通过测试获得了不同环带误差下的光斑能量分布，通过模型计算获得的微透镜环带状面形误差PV值与干涉仪测试结果一致。

为分析车床加工百微米级口径微柱透镜时遗留周期性刀纹产生的杂散光影响，构建了周期结构模型，分析了表面周期性纹理结构对衍射杂散光的影响。利用傅里叶光学理论建立了该结构的衍射理论模型，计算了在不同深度下的衍射光场强度分布规律，所获得的理论结果与商业光学软件VirtualLab的物理光学仿真和实验测试结果基本一致，实现了对理论模型的理论与实验验证，为进一步解决该类光学器件中周期性加工刀纹产生的衍射杂散光问题提供了理论依据，对微柱透镜的高精度加工具有指导意义。

为提高单层石墨烯薄膜电控太赫兹调制器的调制深度, 提出一种臂型金属网格微结构与石墨烯结合的太赫兹波透射调制器件.通过臂型金属网格结构激发的共振耦合场增强石墨烯与太赫兹波的相互作用, 使石墨烯在外加电压调制下对太赫兹波透射幅度的调制深度获得大幅提升.通过有限元仿真分析了金属结构参数对石墨烯与太赫兹波相互作用增强规律的影响, 理论结果表明, 臂型网格结构使石墨烯对太赫兹波透射幅度调制深度从7.7%提升到了28.2%.在理论结果的基础上, 基于光刻工艺完成了器件的结构制作, 实验测试中获得了24%的太赫兹幅度调制深度, 且调制深度曲线与理论仿真规律基本一致.

提出了一种以聚酯薄膜作为支撑的超薄金属薄膜太赫兹分束器结构,建立了该结构的基于传输矩阵理论的分束模型,分析了不同厚度金属Cr膜和聚酯薄膜对超宽频段太赫兹分束器的反射率、透射率和分束比的影响。理论结果表明,太赫兹分束器的分束性能受金属Cr膜厚度的影响较大,而受聚酯薄膜厚度的影响较小。在此基础上,制备了不同厚度金属Cr膜的太赫兹分束器件,并进行了分束实验,获得了与理论分析一致的实验结果,确定了1∶1分束比下的器件结构参数。

基于扫描探针显微镜的近场超空间分辨指纹光谱技术在分子识别及组分鉴别方面具有极大的应用前景.扫描探针显微技术与不同的光谱联合使用,发展出了不同的具有纳米级分辨的指纹光谱技术,其中包括针尖增强拉曼散射光谱技术、纳米级分辨率的傅里叶变换红外光谱技术及散射式的扫描近场太赫兹光谱技术.这三种散射式的扫描近场光学显微技术在实现方式上有所不同,在近场指纹识别方面可以相互补充.该综述主要对三种近场超空间分辨指纹光谱技术的特点进行了深入地分析和比较,并且对这三种技术的研究现状及应用进行了总结.

光波波段的生化传感器件已很常见且可实现单分子探测，但由于光波波长在纳米量级，制作出的器件的结构尺寸小、加工难度大、传感重复性较差。因此，本文提出一种亚波长金属块阵列结构的太赫兹(Terahertz, THz)传感芯片，在理论上基于法布里-珀罗(FP)共振建立了其传感模型，结合有限元方法分析了亚波长金属结构局域表面等离子体共振对其传感灵敏度的影响规律。然后采用正交光刻工艺制作出了结构均一的传感芯片，传感实验表明，该芯片对0.025 mol/L 的D(+)-葡萄糖水溶液可产生53 GHz 的频移量，传感灵敏度高，有望应用于高灵敏的太赫兹生物传感。

以硬质硅片作为承载体, 在其表面合成性质可控的聚合物薄膜, 利用光刻工艺制作微结构, 将薄膜与硅片剥离, 获得在柔性衬底上大面积均匀的太赫兹器件.以聚酰亚胺薄膜为衬底的太赫兹偏振片的测试结果表明: 在0.1 THz处, 器件的偏振消光比可达到50 dB, 在0.1~2 THz范围内偏振方向的平均透过率高达89.78%, 偏振度大于99.84%, 在42.3 mm直径的区域内, 其偏振均匀性好, 达到实用化要求.

为了对不易被发现的早期小面积溢油进行高精度、全天候、实时在线的监测，以达到早发现、早预警、早处理的目的，提出了基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance，SPR )技术的小型化实时在线海上溢油检测系统的设计思想，系统拟采用入射光源为非扫描的角度调制型方式，目的是便于光线完全覆盖待测样品检测时所需的入射角度范围。对大量的原油和石油样品的折射率进行检测确定其范围，再通过MATLAB与ZEMAX模拟仿真结合，得到了光源最优化的中心波长、入射角度范围以及棱镜的相关参数，并确定出探测器的相关指标。最终通过建模与仿真，验证了系统装置的可行性，并得出了初步试验方案。

为了实现半导体激光器快轴准直柱透镜加工公差的快速、准确制定，在快轴光束准直理论分析的基础上，采用几何光学的方法建立了多参数加工公差理论模型。该模型以各个结构参数的极限偏差值作为公差初始值，以实际的加工精度作为边界条件，并根据具体的准直设计要求进行优化，实现各个参数公差的合理、快速分配。针对常见的TO-MOUNT型号中的一款快轴发散角为36°的半导体激光器设计了快轴准直柱透镜，利用该理论模型实现快轴准直柱透镜加工公差的快速制定，引入该公差后的ZEMAX仿真结果符合准直设计要求，且仿真的出射光束发散角与理论计算结果仅有1.1%的误差。

受到复杂环境中多种背景噪声的干扰，拉曼信号的有效信息易被噪声削弱甚至淹没。利用拉曼信息光谱与背景光谱的形状相似性，通过形状相似性比较法去除背景噪声，结合实验数据介绍该方法的去噪原理与具体步骤。对比发现，该方法所恢复的拉曼信息量大，基线平整，便于后续数据处理。