高透光超疏水光学表面在航空航天、新能源、医疗器械、建筑等领域具有很好的应用前景,目前依然存在许多问题限制了它的大规模商业化应用。如对光学表面同时具有超疏水与高透光性能的理论认识缺乏,导致了在制备新的功能表面时缺少理论指导;另一方面,当前制备光学表面的工艺成本较高,不适合大批量生产;此外,耐久性较差也是制约该类表面大规模应用的重要原因。针对以上问题,本文建立了基于液滴润湿时表面能理论的润湿状态模型,并以此评价液滴在光学表面上的静态接触角和润湿深度;依据电磁波在表面标量散射原理评价粗糙光学表面的透光性,建立了纳米尺度的粗糙形貌光学表面透光模型,利用上述两种模型预测形貌几何因素对润湿性和透光性的影响,给出了形貌高度、形貌密度、形貌尖锐程度及随机形貌次级粗糙度(气隙系数)等因素对透光和疏水性能的影响,为制备功能光学表面提供了理论指导。本文制备出具有良好疏水性的核壳结构氟化二氧化硅颗粒,并采用喷涂颗粒法工艺,依据润湿模型和透光模型的理论指导,制备出具有二级随机形貌的高透光超疏水光学表面,并通过实验确定了全氟硅烷与三氨丙基-乙氧基硅烷体积比,气相颗粒与功能颗粒体积比以及颗粒涂层厚度,得到了水静态接触角约168°、滚动角约为3°、透光率高达82%的功能光学表面。本文利用聚合物涂层作为颗粒涂层的保护膜,在功能颗粒喷涂前加入连接剂聚苯乙烯-聚异戊二烯,提高粗糙光学表面的耐磨性,以聚偏二氟乙烯-六氟丙烯为聚合物材料,在颗粒涂层上方浸镀聚合物保护膜,提高耐久性。通过控制聚苯乙烯-聚异戊二烯与功能颗粒悬浊液的体积比使得涂层具有耐磨性的同时对光学表面超疏水性的影响最小,调整聚合物涂层的浸镀时间控制保护膜的厚度,保证光学表面获得耐久性的同时依然保持良好的超疏水性和透光性。相比于普通的颗粒涂层,制备的耐久性功能涂层的超疏水性无明显下降,透光率依然满足高透光要求,表面接触角约为167°,滚动角约为3°,透光率约为74%。表面能够在1k Pa的压强下直线摩擦2m、承受100g沙粒的冲击以及若干小时的强酸/强碱处理,耐久性得到了显著提高。