为解决光谱反演法确定透明固体光学常数的一些问题，如存在反演误差、计算耗时等。本文基于传统的双厚度透射率模型，建立了厚度满足整数比的两个光谱透射率方程。通过代数运算获得了与消光系数有关的多项式方程，求解并选择大于 0小于 1的实数根来计算消光系数；然后求解关于界面反射率的一元二次方程，选择大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中，新方法没有反演误差、迭代计算耗时及多值问题。作为应用示例，利用已知文献中的双厚度透射率实验数据计算了 CaF2和 Si的光学常数，并和文献的结果进行了比较。结果表明，新方法优于传统的光谱反演法，新方法为透明固体光学常数的高精度确定提供了新选择。

为解决光谱反演法确定物质光学常数的一些问题, 基于传统的双厚度透射率模型, 建立厚度分别为 L和 2L的光谱透射率方程, 通过代数运算获得与衰减系数有关的八次多项式方程, 求解并选择其大于 0小于 1的实数根来计算衰减系数和消光系数; 再求解关于界面反射率的一元二次方程, 选择其大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中, 新方法没有反演误差和迭代计算耗时问题。利用已知文献中庚烷的光学常数验证新方法的可靠性, 并分析了双厚度不满足 2倍关系时对计算结果的影响, 结论是第二厚度 2L的相对误差不超过 1%时, 消光系数的计算误差不超过 2.03%, 不考虑 3个强吸收点时, 折射率的计算误差不超过 1%。

为了研究手征超表面在中红外波段的非对称传输特性, 设计了一种基于 L型结构的手征超表面单元。利用 CST电磁软件进行仿真分析, 结果表明在 68.92～88.68 THz范围内非对称传输参数大于 0.8, 在 73.25 THz处非对称传输参数达到极值为 0.88, 由此可知该结构在中红外波段具有良好的非对称传输特性; 通过分析表面电流分布和透射场相位分布, 阐明了该手征超表面的极化选择性反射和交叉极化透射机理; 对单元结构手征强弱和非对称传输特性的关系进行了讨论, 并研究了介质层、金属层的厚度以及电磁波入射角度对非对称传输特性的影响。

为实现中红外大气窗口(3～5.m)和远红外大气窗口( 8～14.m)的低红外透过率，设计了一种双频红外频率选择表面( FSS)，该 FSS由两个外侧六边形内侧圆形的环状结构组成。CST电磁软件仿真结果表明，该 FSS在中远红外两个大气窗口内的平均透过率低于 5%，实现了中远红外的双阻带。采用表面电流分析法分析了该 FSS的滤波机理，该结构通过屏内单元间的耦合形成对称电流模式，使散射场增强，透过率降低，形成了相应波段的阻带。仿真结果表明该结构具有极化稳定性，且对于不同入射角的 TE波具有良好的角度稳定性，介质层厚度和损耗角正切值对传输特性影响较小，介电常数对其影响较大。

为实现双大气窗口红外隐身, 提出了一种新型双阻带频率选择表面(FSS).该结构由三层材料组成：金属四个多路交叉十字型谐振器、金属井字型结构、中间由介质层隔开.仿真结果表明, 对于垂直入射波, 所提出的双阻带FSS在两个大气窗(3.0~5.0 μm和8.0~14.0 μm)内具有较高的反射率, 并且透射率被抑制到01以下.研究了入射角、周期大小及介质厚度等对反射率和透射率的影响.在φ= 0°时, TE和TM波在的宽入射角θ范围内均显示出良好的传输稳定性.通过FSS在谐振频点的电场及表面电流的分析结果发现, 3.0~5.0 μm的反射是由于电谐振引起的而 8.0~14.0 μm的高反射是由于电谐振与磁谐振共同引起的.

针对有缝拼接合成孔径同轴数字全息图的再现问题, 通过对接缝处预先进行灰度均值填充, 利用基于角谱理论的 Gerchberg-Saxton(GS) 加权改进相位恢复算法恢复相位, 获得全息图记录面上的完整复振幅信息.仿真模拟了该方法对粒子场的检测, 获得的再现像与模拟粒子靶的相关系数较传统方法得到的结果提高1倍以上, 并可以有效抑制接缝处信息丢失对合成孔径同轴数字全息图再现像的影响, 实现有缝拼接合成孔径同轴数字全息图的高质量再现.

提出了一种可用于干涉条纹傅里叶变换分析的空间载波频率估计方法.通过干涉条纹的加窗切趾处理及旁瓣质心坐标的计算,得到空间载波频率的高准确度估计.基于傅里叶变换的位移定理,用估计的空间载波频率实现了载频的移除.模拟和实验结果表明此方法可以有效地抑制传统干涉条纹傅里叶变换分析中的载频移除误差和频谱泄漏误差.

利用标量衍射的角谱理论,研究了基于两幅光强分布的相位恢复算法,并将此算法应用到光波的波前及光学元件面形的检测中.实验研究了球面光波波前的相位恢复及面形检测,给出了恢复波前与理想波前之间的偏差,采用求Zernike系数的广义逆矩阵的方法,用程序实现了光学元件面形的Zernike拟合.

采用光纤点光源的光学干涉实验与检测系统，需要的光学元件最少，具有最好的环境与机械稳定性，并以最简单的方法获得高精度的基准球面波，可最大限度地减少非平面检测的系统误差。为此，全面分析了影响光纤点光源品质的诸多因素，应用光纤光波传输的基本理论，提出了提高光纤点光源性能的简易方法，并采用数字全息的方法，对两个光纤点光源产生的球面波的干涉图进行计算分析，实现了对光纤点光源球面波的评价。结果表明，由光纤点光源所产生的球面波可以满足一般干涉检测对基准球面波精度的要求。

为了分析不同探测环境对卫星红外探测的影响, 推导了倾斜探测路径下目标与背景在探测器入瞳处的辐照度对比度计算公式。计算了目标在海天背景下不同温度、不同高度、不同太阳天顶角、不同探测天顶角条件下, 目标与背景在 0.75～14.m波段的红外单色辐射照度对比度。分析指出: 太阳天顶角对红外探测的影响主要在 2.7.m以下波段, 探测波长大于 2.7.m可不考虑太阳的影响。目标在 5 km以下、探测天顶角在 60.以上继续增加时, 探测波段变窄, 不可探频段增宽；目标在 10 km以上, 探测天顶角变化对探测影响很小。这些结论可用于指导卫星红外探测波段选择与探测结果分析。