本文提出了一种制备集会聚和发散功能一体化的液晶柱透镜阵列的方法。液晶柱透镜阵列呈“三明治”结构，从上到下依次为：上电极基板、液晶层、聚合物柱透镜阵列、下电极基板。为了将会聚和发散功能集成在单一液晶盒中，制备聚合物柱透镜阵列的紫外光敏胶的折射率（n_p）需介于液晶的寻常光折射率（n_o）和非寻常光折射率（n_e）之间。通过在下基板表面修饰图案化疏水层，利用亲疏水效应使得紫外光敏胶自组装形成表面光滑、尺寸均一的柱透镜阵列。所制备的液晶柱透镜阵列有两种调节聚焦和散焦功能的方式：一种是改变入射光的偏振方向；另一种是施加电场调控液晶层的有效折射率。实验结果表明：当外加电压从0调节到0.7 V_rms时，液晶柱透镜的焦距从-4 mm调节到∞；当外加电压在1~7 V_rms变化时，液晶柱透镜阵列的焦距从6.0 mm调节到4.5 mm。该方法制备的液晶柱透镜阵列具有制备方法简单、器件结构紧凑、驱动电压低、调焦范围大等优点，在成像、显示、光通信等领域具有潜在的应用价值。

以双氰胺为原料，采用简易的高分子网络凝胶法制备了具有超薄非晶g-C₃N₄层的核-壳结构ZnO/g-C₃N₄纳米复合光催化剂。当原料中氧化锌和双氰胺的摩尔比为1∶1时，复合光催化剂的壳层厚度约为3 nm，异质结界面清晰，在模拟光和可见光的照射下具有最佳的降解有机染料污染物活性。紫外-可见光漫反射（UV-vis）光谱结果显示，复合光催化剂在可见光范围内吸收增强，吸收带发生红移。光致发光（PL）光谱、稳态表面光电压（SPV）和稳态表面光电流（SPC）图谱揭示g-C₃N₄的负载显著增进了光生载流子的分离。在模拟太阳光和可见光下对亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B溶液进行光催化降解。结果显示，ZnO/g-C₃N₄纳米复合光催化剂的光催化活性明显提高，催化剂具备良好的稳定性和可重复利用性。此外，自由基捕获实验表明超氧自由基是复合材料降解染料污染物的主要活性物种，同时空穴在降解过程中起着重要作用。在光催化过程中，核-壳结构可有效促进ZnO与g-C₃N₄之间的电荷转移。本文研究为合成基于碳氮化合物/金属氧化物异质结构的高效纳米光催化剂提供了一条简单有效的途径。

针对低相干外差干涉间隙测量技术应用于发动机、燃气轮机等设备内部高温、高压、强振等恶劣环境时，面临信号弱、信噪比差导致测量范围受限的问题，提出利用差分探测技术来提升拍频信号信噪比的方法。围绕所提出的方法，建立了严格的间隙测量模型，并从理论上说明了其具有提升信号信噪比、扩大测量范围的优势。为证明方法的可行性，搭建了全光纤低相干外差干涉间隙测量实验验证系统，进行单端探测与差分探测的间隙测量对比实验。实验结果表明在同等测量条件下，差分探测方式将信噪比提高了4.22倍，测量范围由10 mm增加到了20 mm。进一步，对系统的测量不确定进行了分析，理论和实验均表明，由于光纤延迟器件扫描速度的不稳定性，系统测量不确定度整体上具有随测量间隙增大而增大的趋势，但在20 mm测量范围内，测量不确定不超过15 μm。

除了具备作用距离远、可全天候工作、隐蔽性好等传统红外强度成像的优点外，基于目标与背景偏振特性差异的红外偏振成像技术能够有效减小背景干扰、抑制背景杂波、增强图像对比度、提高信噪比，应用前景广阔。为了有效抑制空中和海面目标探测过程的背景杂波干扰，增强雾、霾和烟尘以及小温差、低照度和复杂背景环境下的目标探测能力，采用分孔径同时偏振成像方式，完成了焦距为240 mm的四通道制冷型分孔径中波红外偏振成像光学系统的设计。利用蒙特卡洛法进行了公差分析，保证了光学系统加工和装调精度的合理性。像质分析结果表明，光学系统的MTF接近衍射极限，各类像差得到了有效校正，成像质量良好。通过冷反射分析验证了冷像对所设计制冷型红外光学系统成像质量的影响程度。此外，最终完成的光学系统结构紧凑，透过率高，避免了非球面的使用，具有良好的加工和装配工艺性。