针对太赫兹频率选择表面（FSS）单元结构复杂、参数繁多、优化耗时等问题，基于卷积神经网络（CNN）并结合遗传算法，提出一种FSS智能化融合设计方法，并将其应用于典型滤波FSS的性能优化设计。将FSS周期单元拓扑编码为16×16的“0/1”旋转对称序列，收集26000组0.5~3 THz的透反射光谱作为数据集，利用19层CNN实现光谱预测，对测试集的平均绝对误差低至0.06。利用预测光谱与目标光谱的差值，给出各类典型FSS设计的通用目标函数，结合遗传算法，设计实现了带宽为0.1 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.5 THz的单频带通和带阻FSS、带宽为0.2 THz的双频带通FSS，且均具有良好极化稳定性。计算结果表明，通过优化设计FSS的拓扑编码，可以简洁高效地实现各类典型带通带阻FSS。

为了表征伪装涂层表面的辐射偏振特性，以Priest Germer（P‐G）模型为基础，针对镜面反射和漫反射，建立一种基于几何衰减效应的二分量偏振双向反射分布函数（pBRDF）模型，引入镜面反射系数和漫反射系数，推导出红外辐射线偏振度模型，并对此模型进行校验，结果与实验数据吻合较好。数值分析涂层表面粗糙度、几何衰减效应及漫反射效应对红外线偏振度的影响，结果表明，涂层表面粗糙度越大，由粗糙度引起的遮蔽阴影效应越明显，对应涂层的红外线偏振度越小，且目标涂层的环境辐射与其红外线偏振度呈负相关。上述结果为实现**伪装和反伪装、目标识别等提供了理论支撑和技术支持。

为精准高效调校并检测微纳超构表面，基于时域多分辨分析（MRTD）方法研究了栅格微纳超构表面与掩埋微缺陷的耦合散射问题。从Maxwell方程出发，引入多分辨概念，建立耦合散射模型，推导出散射场，并与时域有限差分（FDTD）方法的计算结果进行比对，以验证MRTD方法的正确性并分析其优点。结合含微缺陷的栅格超构表面场分布，给出研究缺陷各参数对超构光学系统影响的必要性。通过数值计算分析缺陷尺寸、掩埋深度及相对方位等因素对耦合光散射特性的影响。上述结果为功能性表面设计、超灵敏检测、散射峰值方向及频率选择等领域和方向提供技术支持。

基于传统谐振开口圆环频率选择表面（FSS），在有限元方法和半谐振圆环周期孔径结构的基础上，利用Floquent周期条件模拟无限空间单元，通过频域求解器得到该结构的散射参数和带通特性。将该结构单元的形状拓展成上下表面为反向开口的月牙形双层结构并优化出顶部传输通带平坦的多层半谐振环耦合结构FSS。仿真结果表明，横磁波垂直入射时，半谐振环结构的谐振频率稳定在9 THz，中心频率处的回波损耗为-22 dB，且具有较好的角度稳定性。双层月牙形结构在谐振点5.9 THz、10 THz和11.7 THz处可实现多窄带带通，多层FSS结构在6.35~9.35 THz频段内的传输系数低于-3 dB，具有良好的极化稳定性，为FSS在太赫兹无损检测、通信及传感等领域内的应用提供了理论依据和技术支撑。

基于激光动态散斑的时频信号,建立了一套适用于角反射器阵列的微动参数反演算法。首先利用物理光学方法推导了角反射器及角反射器阵列激光散斑的实时强度公式,然后基于短时傅里叶变换研究了散斑功率谱形成机制及其数字特征,最后提出了频谱相关法及时频-相幅变换算法,并采用该方法提取了动态散斑时频谱线周期及振幅分布,反演了三种典型运动状态下目标的自旋周期及旋转轴指向。结果表明:基于几个周期的散斑强度序列,所提反演算法可以得到高精度的旋转周期及视线角,但对旋转轴方位角的反演精度相对较差,需要更多的观测数据才能得到满意的结果。

采用时域有限差分法研究了多因素对光学介质薄膜表面冗余节瘤粒子微分散射截面随散射角的变化规律.对光学介质薄膜表面冗余节瘤粒子复合散射进行建模, 并针对典型半空间问题, 对总散射场进行分解并对相应的场相位进行求解, 给出网格剖分规则.将数值结果退化为冗余球体粒子, 与MOM (Method of Moments)矩量法进行详细比较, 验证程序的有效性.分析P偏振光入射下, 入射角、长短轴轴比和镶嵌高度h对Cu和SiO2镶嵌粒子微分散射截面随散射角的影响规律.结果表明：微分散射截面的最大峰值出现在入射角的镜面值角度; 在镜向散射区域附近, 对于扁平回转椭球体粒子微分散射截面随冗余节瘤粒子轴比的增大而减小, 扁长回转椭球粒子的规律相反; 在[-90°,-60°]散射角区域, 微分散射截面与冗余节瘤粒子镶嵌高度成正比, 镶嵌高度对介质粒子散射特性影响更大.

本文基于时域有限差分算法，研究了微粗糙光学表面与多个镶嵌粒子的差值场光散射问题。将光学基片视为微粗糙光学表面，利用蒙特卡洛方法解决了光学表面存在粗糙度的问题，并将差值场散射理论加入到计算模型中，更好地分析了缺陷粒子的散射特性，将计算区域划分成上下两个半空间，建立了微粗糙光学表面与镶嵌多体粒子复合散射模型，并与矩量法计算结果比较验证了理论的有效性。运用此模型分析了入射角、镶嵌粒子尺寸、粒子间距、粒子个数等物性特征对微粗糙光学表面与镶嵌多体粒子差值散射场的影响。实验结果表明：在一定激光入射角下，以相同回波探测角度间距20°对光学表面进行测量能够有效地检测出缺陷粒子。本文结果为光学无损检测、光学薄膜、微纳米结构的光学性能设计等提供了理论依据和技术支持。

基于时域有限差分法/时域多分辨（FDTD/MRTD）混合方法研究了微粗糙光学表面与多体缺陷粒子的复合光散射问题。建立微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合散射模型，利用DB2小波尺度函数的移位内插原理，将计算区域分别划分为MRTD和FDTD方法区域，推导出复合散射场，计算微粗糙光学表面中掩埋多体粒子的复合散射截面，并与矩量法的结果比较以验证该方法的有效性。分析入射角、气泡粒子的个数、相对位置及深度等物性特征对微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合双站散射截面的影响。上述结果为光学无损检测、光学薄膜、微纳米结构的光学性能设计等领域提供技术支持。

以粒径为270 nm的SiO2微球胶体晶体作为模板, 向其中填充过量单体MMA, 热聚合后形成SiO2/PMMA复合结构光子晶体, 将此光子晶体浸泡入浓度为20%的HF溶液中, 刻蚀半小时后得到脱离ITO玻璃基板的柔性PMMA反蛋白石结构薄膜.该薄膜为周期有序的三维多孔结构, 孔径大小均一, 约为210 nm, 外观蓝紫色与测试得到的带隙位置相对应.分析其微观形貌可知, 对模板的过量填充产生了一层附着于胶体晶体上表面的PMMA致密层, 致密层与其下层PMMA反蛋白石结构骨架在热聚合过程中由于体积收缩产生一定的应力差, 使反结构薄膜自发从原基板脱离, 从而获得柔性反蛋白石结构光子晶体.该薄膜可用于柔性光子晶体器件的制备.