借鉴玻璃透镜的研究方法，提出了一种基于统计数据的液体透镜重复变焦精度指标，用于描述其变焦稳定性，并给出了液体透镜设计参数优化及材料优选的实验方法。首先，通过初步实验研究与分析，得到影响液体透镜重复变焦精度的主要影响因素——极性溶液体积、锥度、非极性溶液粘度；其次，以重复变焦精度和变焦范围作为评价指标，发现重复变焦精度与电压的关系不具有单调性，存在先升后降的现象。在此基础上，运用极差分析与综合平衡法，得到各因素的不同影响程度及最优参数组合，采用正交实验法优化设计参数。最后，实验验证了该方法的有效性。实验结果表明，优化后的液体透镜，在150 V电压处，重复变焦精度为0.2 m⁻¹；在0~230 V电压范围内，变焦范围为−15.2~5.85 m⁻¹。结果表明本文所提出的方法基本满足液体透镜变焦稳定可靠、精度高、变焦范围大等要求。

美国NASA于2018年发射的ICESat-2 (The Ice, Cloud, and land Elevation Satellite-2)卫星上搭载的ATLAS （Advanced Topographic Laser Altimeter System）是目前为止全球唯一一个对地观测的星载光子计数激光雷达，具有较高的轨向空间采样率，为用遥感的方法探测海浪要素提供了可能。光子计数激光雷达用于海浪探测的前提是能够准确地提取来自海面的信号光子，并确定瞬时的海面廓线。迄今为止，用星载光子计数激光雷达探测海面形态和海浪要素的研究鲜见报道，也缺少专门针对海面信号光子的提取方法。基于海面信号光子的分布特点，文中提出了一种新的信号提取算法：首先通过直方图统计及自适应的阈值选取完成对海面回波光子的粗去噪；然后基于激光雷达光斑尺寸和海面波动特点，选取合适的搜索邻域计算信号点和噪声点密度，根据两者点密度差异对信号光子和噪声光子分类；最后用高斯函数拟合的方法进一步去除密度较大的后向散射噪声光子，最终得到来自海面反射的信号光子。利用上述算法提取了太平洋7个不同海况区域的海面信号光子和瞬时海面廓线并进一步计算出当地海浪的峰值波长和周期。将计算结果与同期欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)的全球大气再分析ERA5(ECMWF Re-Analysis5)数据作对比，在不同风速、水深的海域都获得了基本一致的结果，超过半数区域的海浪周期误差在5%以内，初步证明了星载光子计数激光雷达观测成果用于海浪要素计算的可行性。

红外焦平面阵列在各类红外成像系统中发挥着巨大的作用。为提升红外焦平面的工作温度、量子效率和灵敏度，通常使用微透镜阵列作为红外焦平面的聚光器。当前微透镜阵列的制作材料通常与红外探测器材料不同，因此在集成装配时需要额外的工艺手段，工艺难度较大且效率较低。利用微纳光学超表面技术体系，可以在红外探测器衬底材料上直接制作平面式的固体浸没型微透镜阵列，实现前置微透镜与红外焦平面的单片集成。文中以红外探测领域最有潜力的锑化物Ⅱ类超晶格红外探测器为应用目标，设计了一种基于GaSb衬底的固体浸没式红外超表面透镜。设计的超表面透镜在中波红外波段工作，能适用于所有入射偏振。器件设计焦距为100 μm，理论上在目标波长下的最高聚焦效率达到70.7%，数值孔径(NA)达到1.15。该设计可以推动微透镜阵列向扁平、超薄、轻量的方向发展，简化微透镜阵列与红外焦平面阵列的集成工艺，有望提升红外焦平面的探测效率，并降低制造成本。

为了获得高功率、窄线宽和近衍射极限输出的半导体激光器，采用高阶光栅（high order Bragg gratings，HOBGs）和主控振荡功率放大器（Master Oscillator Power-Amplifier，MOPA）结构，成功研制出一种980 nm波段的HOBGs-MOPA半导体激光器。该激光器采用周期为11.37 μm的高阶光栅进行光模式选择，通过锥角为6°的锥形波导将单模激光功率放大，实现了输出功率2.8 W，3 dB光谱线宽31 pm，光束质量因子M ²为2.51的窄线宽激光输出。

报道了一种高功率、高光束质量的755 nm连续波翠绿宝石激光器。首先，对比研究了638 nm激光二极管（LDs）和532 nm固体激光器单端泵浦的翠绿宝石激光器。当638 nm LDs作为泵浦源时，得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为3.9 W和19.7%。保持其他条件基本不变，将泵浦源换成532 nm激光器，得到的连续输出功率、光-光转换效率分别为2.1 W和10.0%。结果表明利用 638 nm LDs泵浦翠绿宝石可获得更高的激光功率和转换效率。此外，研究了638 nm LDs双端泵浦的翠绿宝石激光器，在755 nm处得到了6.2 W的连续输出功率，相应的光-光转换效率和斜效率分别为16.3%和24.2%，并且连续输出功率为5.0 W时的光束质量M²优于1.47，这是翠绿宝石激光器在近衍射极限下的最高连续输出功率。这种高功率、高光束质量的755 nm翠绿宝石激光器为连续波紫外激光器的研制提供了良好、稳定的基频源。