该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面，并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点，提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS，得到超表面编码矩阵的最佳排列，从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真，并与金属表面进行了对比。结果表明，设计的编码超表面可在3.1~29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减，有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。

针对复杂战场环境下的隐身飞行器的突防航路规划问题, 提出了一种改进蚁群算法。引入相邻节点间的影响权重和航路选择权重, 采用改进启发函数以增强目标点区域的导向性, 提高搜索效率, 保持解的多样性; 设计了信息素动态调节的方式, 提出新的信息素浓度更新策略, 增强全局搜索能力。仿真结果表明, 相比于传统蚁群算法和粒子群算法, 改进蚁群算法能够有效地规避组网雷达威胁, 从而提高隐身无人机的生存能力。此外, 所提算法在计算效率和安全性上具有更好的性能, 验证了该算法的有效性和优越性。

本文设计了一种编码相位梯度超表面，用于实现太赫兹频段的雷达散射截面（RCS）缩减。依据Pancharatnam-Berry（PB）几何相位原理在超表面单元中引入相位梯度，设计出1 bit编码的两个元素“0”和“1”，使得两者的反射相位差接近180°。通过遗传算法得到编码相位梯度超表面中编码元素的最佳排列，实现了太赫兹波宽带RCS缩减。对编码相位梯度超表面进行建模分析，结果表明，在0.87~1.725 THz的宽频段内，设计的1 bit编码相位梯度超表面能实现大于10 dB的RCS缩减，最大缩减值达到31.26 dB。此外，分析了x和y极化波的入射角度变化对编码相位梯度超表面性能的影响，在0°~30°范围内，其性能稳定。以上结果表明，该类超表面在雷达隐身等方面具有潜在的应用价值。

面向激光探测需求，创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法，建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法，形成了透射光学系统定心装调、反射光学系统的高精度集成装配流程和技术，配备了光学系统波前和成像性能检测仪器，支撑了多种复杂功能的精密光机系统的研制。本文全面梳理了同济大学面向激光探测需求的精密光机系统和仪器研制方面的科研工作，针对我国“星光III”强激光装置的探测需求，研制了首套联合视频合成孔径雷达和扫描光学高温计的主被动复合诊断装置和辐射高温光学测量系统，共同为“星光III”开展超高压物态方程实验提供了技术支撑与诊断测试手段。面向海环境下目标与环境激光散射特性的测量需求，研制了发散光激光雷达散射截面测量装置和双功能平行光LRCS激光测量装置，实现了模拟海环境下标准散射体与海环境的激光散射特性的精确测量，为超低空激光雷达研制提供了数学模型和实验数据。

考虑一种工作在太赫兹波段且被广泛研究的表面带有周期性亚波长金属槽人工微结构的金属圆柱，通过在部分凹槽中引入损耗，研究材料损耗对金属微结构圆柱散射特性的影响和规律。研究发现：在某一频率处，无论损耗如何改变，整体金属微结构圆柱的吸收截面始终几乎为零。散射场分布和本征模式分析表明，这一损耗无关的异常散射是由于微结构存在一个由对称性破缺导致的无损耗束缚态，该束缚态的电场主要分布在没有损耗的凹槽中，而有损耗的凹槽内基本没有电场。本研究为基于带损耗金属微结构圆柱的高性能光子器件提供了一种新的方法。

水下信道中存在大量的悬浮藻类粒子，对激光信号传输特性有显著的影响。基于广义Mie理论，建立了水下悬浮球形藻类粒子对拉盖尔-高斯（LG）涡旋光束的散射模型。首先，数值仿真了单个悬浮球形藻类粒子对LG涡旋光束散射特性的影响，并计算了粒子半径、束腰半径、涡旋光阶数和拓扑荷数对其微分散射截面的影响。然后，进一步讨论了水下悬浮球形藻类粒子群对LG涡旋光束微分散射截面的影响。结果表明：对于水下单个悬浮球形藻类粒子，微分散射截面随粒子半径、涡旋光阶数和束腰半径的增大而增大，随涡旋光拓扑荷数的增大而减小；对于水下悬浮球形藻类粒子群，微分散射截面随涡旋光阶数和束腰半径的增大而增大，随涡旋光拓扑荷数的增大而减小。

对近远场变换技术在目标特性测试中的应用进行了研究，通过对飞机模型的仿真结果进行近场成像处理、远场计算重构以及卷积积分修正等处理，可将近场散射变换到远场。同时，近远场变换技术能够有效解决在不满足远场条件下测量雷达散射截面积(RCS)时遇到的问题。通过对金属导体圆柱、导弹模型、常规飞机模型、角反射器等进行RCS 测试，并对单柱面紧缩场与平面波紧缩场的RCS 测试结果进行对比，得到近远场变换技术适用于那些采用隐身减缩技术的目标体，具有对测量数据进行一定程度的修正及提升测试精确度的效果。但对于未采取隐身措施的目标，近远场变换技术则完全不适用。

本工作制备了NaF-AlF3二元系中分子比CR=3的冰晶石晶体, 构建了一系列铝氟团簇结构模型, 运用显微共焦Raman光谱检测技术与第一性原理理论计算相结合, 观察和研究了冰晶石从单斜-立方-六方晶系的温致相变过程, 并对熔盐实验拉曼光谱进行散射截面校正、分峰解谱, 分析了NaF-AlF3二元体系中AlF4-(622-628 cm-1)、AlF52-(555-560 cm-1)、AlF63-(510~515 cm-1)等阴离子团簇的Raman特征峰位置, 定量解析了冰晶石熔盐微结构中的多种阴离子团簇, 其摩尔百分含量分别为AlF4-(2.7%)、AlF52-(25.8%)、AlF63-(40.4%)、F-(31.3%)。