空间滤波器在电磁频谱中的图像增强、信息处理和激光科学领域都有着广泛的应用。近年来人工微结构介质被广泛研究,它可以人为的设计结构并呈现出超常的物理特性。针对传统空间滤波器存在的体积大、不能聚焦近场分量等不足,本文利用传输矩阵法等数值算法研究了人工微结构介质的空间滤波特性,探索即插即用(非聚焦型)的新型空间滤波器的设计,同时还研究了高斯光束中自旋分裂的调控规律,并取得了一定的研究成果:第一,提出了一种利用磁性材料来扩展绝对禁带的光子晶体结构,并探索研究了各结构参数对禁带宽度的影响。研究结果表明,合适地调节两种磁性材料的参数,增加两者波阻抗的差值,该光子晶体的绝对禁带宽度相应地增加;调节两种磁性材料的物理厚度,其绝对禁带中心也会随之调整;将两个一维磁性光子晶体组成异质结构,其第一禁带宽度与禁带中心之间的比值可达到1.41以上。第二,利用超常介质和准周期结构分别设计了小角度的低通空间滤波器,并探索了其相应的结构参数对其角域带宽的影响。研究发现利用超常介质设计得到的小角度低通空间滤波器是偏振无关的,角域带宽不受偏振态的影响;而利用准周期结构设计的小角度低通空间滤波器的角域带宽可以实现“粗调”和“精调”,更有可能应用于高功率激光系统中。第三,提出了一种新的波导模式控制方法,即将薄膜型空间滤波器嵌入到多模波导中。研究结果表明,只有当波导模式对应的模角在空间滤波器的角域带宽以内时,该波导模式才被允许通过滤波器。从而可以通过调节空间滤波器的角域带宽来选取所需要的波导模式,达到控制波导模式的目的。该方法相对简单、成本低、高阶模抑制效果好。最后,从理论和实验角度系统研究了利用动力学相位和几何相位对光自旋霍尔效应中的自旋分裂的操控。理论研究发现,几何相位控制着光束的自旋分裂大小和方向,而动力学相位操控着光束的整体平移。基于空间光调制器和超表面搭建了一套实验系统,该系统证明了基于动力学相位和几何相位操控光自旋霍尔效应中自旋分裂方法的可行性。