提出一种以Au为材料的正方形框和中空圆柱嵌套的亚波长周期性复合结构，采用时域有限差分算法对复合结构进行数值模拟研究。研究发现，波长在400~900 nm的线偏振平面波垂直入射情况下，最小的透过率能达到7.46%，最小的半峰全宽能达到7.25 nm，最大的反射率为87.61%，最大吸收率达到38.00%，且表现出透射光谱与入射光的偏振方向无关。分析发现，复合结构的共振模式由两基本结构的共振模式耦合而来，且嵌套模式可以进一步减小单一结构的透过率和增大光与复合结构的相互作用。通过改变复合结构参数，得到了较宽且高效的等离激元调控范围和较窄的透射光谱。这也为设计人工亚波长周期性复合结构的研究提供一定的理论指导。

在液晶显示产品中，透过率是一个重要的光学特性指标。为了满足视角等光学指标要求，液晶显示产品会设计改变其偏光片透过轴的方向。在屏内部设计不变的条件下，不同偏光片方向对产品的透过率具有显著的影响。偏光片与背光存在匹配性问题。本文通过实验及理论研究，表明对于仅改变偏光片方向的产品而言，背光的偏振特性是影响相对透过率差异的主要因素，棱镜片是引起背光偏振特性的主要因素，背光主偏振方向与棱镜片方向近似垂直。在3°棱镜片背光架构下，相对透过率差异与背光偏振度呈线性关系，线性度达0.99以上。

针对空间相机次镜调整机构的复杂设计约束要求, 提出一组评价调整机构运行效率的指标体系, 并基于这组指标评价体系, 优化得到一组综合约束下效率性能较高的机构尺寸参数。通过建立机构的运动学模型、运动误差模型、静力学模型和动力学模型, 针对运载过程和在轨运行期间的约束要求, 提出了空间利用效率指标、误差传递效率指标、质量受力效率指标和运动能耗效率指标, 基于四个效率性能评价指标, 利用性能图谱法, 分别得到了四个效率指标的性能图谱, 并进一步优化得到了一组效率性能全面的机构尺寸参数(a, b, l)=(197 mm, 643 mm,1 260 mm), 研究成果为后续该机构的空间工程应用奠定了良好的理论基础。

光场成像可以获取场景的三维信息。通过在主透镜和图像传感器之间插入一个微透镜阵列, 不仅可以记录光线的辐射度, 还记录了光线入射的方向。提出了使用梯度折射率液晶微透镜阵列进行光场成像的方法。该阵列基于向列相液晶材料, 利用其各向异性和双折射的特点, 通过紫外光刻技术和湿法刻蚀技术制作, 具有圆孔阵列图案。在该阵列的上下电极之间加载一个交流电压信号后, 每个微透镜可以有效会聚入射光, 搭建了测试系统来测试该阵列的聚焦特性和焦距。将该阵列与一个主透镜和一片图像传感器耦合得到一个光场成像相机, 并使用该相机采集了图像。

利用向列相液晶材料的各向异性和双折射特点，采用紫外光刻和湿法刻蚀技术，设计并制作了透明的圆孔图案梯度折射率液晶微透镜阵列。搭建了光学测试系统，测试了该阵列的聚焦性能和焦距，并给出了焦距与加载电压之间的关系。将该阵列与主镜头和图像传感器进行耦合，构成一个双模成像相机原型，通过开启或关闭加载电压实现光场成像模式和普通成像模式的快速切换。在两种工作模式下对目标物采集双模原始图像，结果表明该相机既可在光场工作模式下采集三维光场图像，也可在普通工作模式下采集普通图像。

针对机动目标跟踪, 提出一种基于交互式多模型的改进去偏转换测量卡尔曼滤波算法(IMM-MDCMKF), 该算法在多模型中使用了改进的去偏转换测量卡尔曼滤波算法(MDCMKF)。MDCMKF算法先通过引入状态估计值对转换误差协方差进行修正, 有效地降低了测量噪声对此协方差的影响, 然后将修正的转换误差协方差用于目标跟踪问题中的去偏转换测量卡尔曼滤波算法。最后进行的Monte Carlo仿真结果表明, 所提算法跟踪精度优于IMM-EKF算法和IMM-DCMKF算法。

目前太赫兹技术的研究主要集中在它的产生、探测机理研究上。由于太赫兹波处于微波和可见光之间的频率范围，已有的微波和光波理论是否能适用于太赫兹波或者具有某些共同的特性仍需实验验证。通过实验分析验证了太赫兹波在空气介质中在垂直于传播方向的平面内场振幅是服从高斯函数分布的，测量给出了太赫兹波的能量分布图。根据测试数据推导出太赫兹波在空气介质中能量衰减公式，利用法布里珀罗(F-P)干涉仪原理设计出太赫兹波长仪，对美国Corehent公司SIFIR-50 THz太赫兹激光器发射的1～3 THz波长进行了测量。讨论分析了远场发射角、光束入射角度、机械振动、温度波动和折射率n波动等相关因素对测量精度的影响。

A 128×128 elements cylindrical liquid crystal (LC) lens array with electrically controllable focal length is proposed. The cylindrical LC lens array uses transparent indium tin oxide (ITO) films as electrode, avoiding to affect the optical path operating in the voltage-off status. As the top electrode of the cylindrical LC lens array contacts with LC, the operation voltage root-mean-square (RMS) amplitude can be as low as 1.4 V and the response time is about 20-30 ms. The special optical focusing feature of the cylindrical LC lens array is got. And the focal length of this array is about 60-450 \mu m.

理论上分析并从实验上验证了通过改变外加电场的频率来驱动的128×128元变焦液晶透镜阵列。将上电极设计为圆孔阵列,由于圆孔电极在单元区域内形成的非均匀电场分布,从而使液晶分子在不同位置处旋转角度不同,在液晶层内形成了折射率梯度分布,由此单元区域具有了光学聚焦特性。分析了由于外加电场频率改变引起液晶介电常数变化给液晶透镜阵列焦距带来的影响。实验中制作的液晶透镜阵列的焦距调节范围为20-600 μm,焦点尺寸为10 μm,响应时间为微秒量级,可以呈清晰的多重影像。通过使用外加电场的频率可以得到变焦液晶透镜阵列,降低了液晶透镜阵列的工作电压,提升了液晶透镜阵列工作响应速度。