超表面是一种周期性亚波长人工结构薄层，其与入射电磁波共振耦合所引入的相位突变打破了传统光学对空间光程累计的依赖，表现出独特的电磁学特性。过去10年来，超表面以其优于传统光学元件的超薄厚度、超短调制距离和超高分辨率光波操纵能力受到研究者们的广泛关注。并且作为超材料的二维对应物，超表面更易于被制造和集成到器件中，可以工作在微波到可见光波长范围内。常用于超表面的制造工艺包括紫外光刻、电子束光刻、聚焦离子束光刻和纳米压印等，但超表面的大规模应用仍面临加工精度与大面积、大规模制造和加工成本之间的矛盾。基于飞秒脉冲激光和双光子聚合反应的双光子三维（3D）打印技术可以实现高精度、复杂3D模型和无掩膜的一步制造，具有加工便捷和灵活的优点，以及大面积制造的潜力，被广泛应用于超表面结构研究与制备。文章对基于双光子3D打印技术制备的超表面光器件的近期研究工作进行了综述。文章首先概述了超表面的概念、优势及加工方法，然后介绍了双光子3D打印技术的原理、发展历程和工艺优势，随后分类综述和讨论了表面等离激元超表面、超透镜、超表面纳米显示与图像处理和与光纤端面集成超表面的近期研究工作，最后对基于双光子3D打印技术的超表面光器件进行了评论与展望。

为了满足工业污染排放及突发安全事故对在线实时监测分析仪器的迫切需求，提出了全景双谱段红外成像干涉光谱测量反演仪器。通过双通道干涉系统、双谱段成像系统及方位俯仰轴系的协同设计，实现目标场景图像光谱信息的大视场、宽谱段、高分辨率测量。首先，根据傅立叶光学理论，建立了干涉成像光谱的标量衍射理论模型；然后，基于宽带采样与窄带采样理论，对双通道干涉系统进行采样设计，并在分析干涉成像特点的基础上，对双谱段成像系统进行光学设计；最后，研制了原理样机，并开展了烟囱排放气体烟羽的遥测实验。该仪器可以实现360°×60°大视场空间场景中3~5 μm和8~12 μm中长波红外光谱范围内4 cm⁻¹分辨率的光谱测量，满足排放监测定性识别与定量分析的应用要求。

为了实现硅基雪崩光电二极管蓝光波段（400~500 nm）高光响应度，设计了SACM型基本器件结构，探究了倍增层厚度对器件的雪崩击穿电压及光电流增益的影响及倍增层掺杂浓度对光响应度的影响，综合考虑光响应度和击穿电压的因素，结果表明：当表面非耗尽层掺杂浓度为1.0×10¹⁸ cm⁻³、厚度为0.03 μm；吸收层掺杂浓度为1.0×10¹⁵ cm⁻³、厚度为1.3 μm；场控层掺杂浓度为8.0×10¹⁶ cm⁻³、厚度为0.2 μm；倍增层掺杂浓度为1.8×10¹⁶ cm⁻³、厚度为0.5 μm时，器件具有较低的击穿电压V_br-apd=34.2 V。当V_apd=0.95 V_br-apd，该结构在蓝光波段具较高的光响应度（SR=3.72~6.08 A·W⁻¹）。上述研究结果对高蓝光探测响应度Si-APD实际器件的制备具有一定的参考价值。

为增强硅的蓝光吸收，在硅表面设计银纳米颗粒阵列，基于局域表面等离激元共振效应对增强的硅蓝光吸收特性进行了分析研究。采用有限时域差分法计算银纳米颗粒阵列/硅复合结构中硅的蓝光吸收特性。结果表明：金属颗粒的消光能力与其几何参数有关，改变银纳米颗粒阵列的半径r、高度H与周期P可调控局域表面等离激元共振强度与共振频率，当银纳米颗粒阵列参数设定为：r = 18.5 nm、H = 45 nm、P = 49 nm时，在共振吸收波长为465 nm的情况下，硅的蓝光吸收率由59%增加至94%，光吸收增益为0.57，光生载流子数目增益为0.53，分析认为是局域表面等离激元共振增强硅在蓝光波段的光吸收导致上述增益现象。本文的研究结果对了解局域表面等离激元效应，改善硅的蓝光吸收特性，设计和制备高蓝光响应度硅基可见光光电探测器具有重要的参考价值。