体全息光学相关器基于体光栅的布拉格选择性，在记录介质的共同体积中利用角度复用存储多幅图像。相关计算时，输入一幅图像可以并行输出所有的相关点，每个相关点的强度代表输入图像与对应库图像之间的内积值。分析了提高体全息光学相关器运算精度和速度的关键技术。总结了近年来采用散斑调制技术降低相关通道串扰，采用二维随机交错方法消除图案依赖行为，采用多样本并行估计方法提高并行运算精度，采用读写分离结构实观系统小型化集成等体全息光学相关器技术方面的研究进展。目前体全息光学相关器已经实现超过7500通道的并行运算能力，运算速度达到138 GHz。系统在遥感图像匹配、指纹识别等领域的成功应用证明了其高速高精度运算能力。

差分光学吸收光谱学技术(Differential Optical Absorption Spectroscopy，DOAS)是近年来发展起来的一种实时检测大气中痕量气体浓度的有效方法，它采用线性最小二乘拟合方法，用痕量气体标准差分吸收截面对测量得到的差分吸收光谱进行拟合，得出大气中痕量气体的浓度。通过介绍DOAS方法的测量原理，在线监测系统的构成，气体浓度的反演方法，测量结果及讨论等内容，说明它在空气质量监测方面的优越性。

共光轴体全息存储是体全息存储技术实用化的一个发展方向。为了选择合适的参数以搭建基于晶体的透射式共光轴体全息存储系统，对该系统的存储容量、串扰特性和晶体在共光轴存储结构中的存储特性等进行了研究。从理论上分析了共光轴体全息存储系统的存储密度、物镜的参数、空间光调制器的像素尺寸、有效像素数目和移位复用间隔等之间的关系，给出了点扩展函数表达式的物理解释，并根据点扩展函数分析了系统的串扰特性，优化了存储偏振光方向以使晶体表现出最大的动态范围。根据分析优化结果搭建了基于LiNbO3晶体的透射式共光轴体全息存储实验系统，实现了高分辨图像的记录与再现。与传统的双轴系统相比，所搭建的共光轴系统具有光路结构紧凑的特点。

体全息相关器具有高速、并行和多通道等特点。基于体全息相关器大幅面、高分辨率、二维数据页结构, 将身份认证图文信息进行编码及格式化, 组合为适用于光学相关器的图像模板。数据库的图像模板以体全息图的形式存储在铌酸锂晶体中, 识别时将待识别的全部或部分身份认证信息输入, 光学相关器可快速返回输入图像与所有库图像模板的相关值, 从而完成对整个数据库的快速复合检索。介绍了该方法的工作原理、理论模型、编码和组页方法以及复合检索工作流程, 给出了演示实验结果。

提出了一种应用于体全息景象匹配系统中的多样本并行估计方法，该方法充分利用了遥感图像的平稳随机性和体全息的高速多通道并行性，可有效提高景象匹配的精度。分析了多样本并行估计方法的理论基础，研究了该方法所包括的图像预处理，模板图像制备以及估计方程建立等步骤，同时也研究了多样本并行估计过程对各步骤的要求。实验结果表明多样本并行估计方法可以有效提高景象匹配的精度，同时识别精度也会随着样本数的增加而提高。

为了利用二值空间光调制器实现多灰阶全息存储,将待存储数据页分解成一系列等价二值数据页,并将记录时间分割成与二值数据页对应的一系列递减时间段,每个时间段使用二值空间光调制器加载相应的二值数据页与参考光在存储介质内部干涉记录一系列全息图。从理论上证明了再现所得数据页的灰阶分布与待存储的数据页一致,并从实验上验证了用二值空间光调制器实现四灰阶存储的可行性。多灰阶全息存储提高了每幅数据页的信息量,更加充分地利用了存储介质的动态范围,提高了存储密度与读出数据传输速率。

根据人眼视觉系统特性, 分析了场景理解和目标探测对彩色融合的要求, 并据此提出了一种通过颜色对比度 增强来提高目标可探测性的夜视融合方法.该方法使热目标呈红色, 冷目标呈蓝绿色;根据红外图像特征, 引入了 一种和红外图像各像素亮度与图像平均亮度的偏离相关的颜色对比度增强因子, 利用该因子可增强目标与背景的 颜色对比度, 弥补颜色传递彩色融合方法在颜色对比度上的不足, 能有效提高目标可探测性.实验表明该方法既能 突出红外目标, 又能保持丰富的背景细节, 在增强场景理解的同时提高了目标可探测性.

革新常规光谱仪具有现实的技术和经济价值, 是推动光谱仪器不断发展的重要途径。 鉴于分光系统决定着常规光谱仪的基本性能, 是革新常规光谱仪的关键, 文章对常规光谱仪的分光系统进行了比较, 以揭示各典型分光系统的特色和内在衍化动力。 文章从决定要素及公式、 典型数据三方面对各典型分光系统的基本特性指标： (光谱范围、 分辨率、 色散率和光通量)进行了逐一和综合的横向比较, 不但揭示出各分光系统的特色和互补性, 还表明分辨率与光通量的矛盾普遍存在于常规光谱仪中。 以此为主线纵观常规光谱仪的衍化历史, 进一步揭示出分辨率与光通量的矛盾运动贯穿始终, 是推动其发展的重要动力。 这为理解常规光谱仪的发展提供了新的视角, 正确的认识和把握分辨率与光通量的矛盾将有利于分析和解决光谱仪器面临的核心问题, 加速新型光谱仪器的研制。

一般光电探测器的光谱响应是随波长变化的，这在光谱仪器进行波长标定的过程中，可能会改变标定谱线峰值所在的位置，从而影响标定结果的准确度。为此，针对采用阵列探测器的光谱仪器，建立了以高斯线型为标定谱线轮廓的模型，分析了谱线在探测器上经光谱响应调制及积分抽样后峰值位置发生移动的情况，给出了保证在峰值位置不偏移的情况下探测器光谱响应需满足的条件，特别给出了当仪器分光元件为光栅时，在该条件下结合仪器参数的表达式。为保证光谱仪器波长标定的准确度，在仪器设计阶段，可应用此条件选择适宜的探测器；在仪器应用阶段，亦可根据实际探测器参数，应用此条件选择适宜用于标定过程的谱线。

获取高分辨光谱图需要克服探测器空间分辨率低的问题。一个有效解决方案是融合多幅相互间在像面内有亚像元位移的低分辨光谱图为一幅高分辨光谱图。为此提出了平均带限递推亚像元算法。根据亚像元递推公式的双向性,分别沿首-末和末-首两个方向各自递推出一组亚像元值,并将它们的平均值作为最终亚像元值。基于高斯单、双峰的数值实验表明,该方法可有效提高重建亚像元光谱图的精度。