针对传统的相关滤波算法在红外目标跟踪过程中, 目标被完全遮挡后跟踪失效的问题, 提出一种结合了多尺度滤波跟踪器和基于深度学习检测器的目标实时跟踪抗遮挡算法。首先使用跟踪器跟踪目标, 计算目标的峰值响应强度并比较峰值响应强度与经验阈值的大小以判断目标是否被遮挡或跟踪丢失。然后当目标被遮挡或跟踪丢失时, 停止更新跟踪器, 由于目标被遮挡后再次进入画面的位置可能会发生巨大变化, 并且跟踪器在整个图像中搜索目标的速度特别慢, 因此在不降低跟踪精度和速度的情况下, 后续帧中采用了检测器检测目标并得到多个目标框。利用检测器得到的目标框, 分别利用跟踪器进行相关滤波, 针对每个目标框得到一个峰值响应强度, 其中峰值响应强度最大且超过经验阈值的目标框即为重新进入画面的目标。通过与多尺度相关滤波算法比较, 所提算法在满足实时跟踪的情况下, 能有效地解决红外目标被遮挡的问题, 具有更高的鲁棒性和精确度。

为了研究受激布里渊散射(SBS)效应对单频脉冲光纤激光放大器中脉冲波形的影响，搭建了单频脉冲光纤激光放大器系统。实验中观测到脉冲波形的畸变，继续提高功率，畸变处出现峰值功率极高的尖峰，分析认为，光纤中的二次受激布里渊散射导致了尖峰脉冲出现。为验证这一结论，构造包含二阶Stokes波的耦合方程组，进行了模拟仿真。结果表明，该峰值功率极高的尖峰正是SBS效应的二阶Stokes波。

为了满足相干探测技术对激光光源的需求, 采用主振功率放大技术, 对全光纤、高重复频率、1550nm单频脉冲光纤激光器进行了研究。得到了脉冲宽度400ns、重复频率10kHz、单脉冲能量14μJ、平均功率148mW的单模光纤激光脉冲输出。实验中还发现了光纤中过高的功率密度所引起的受激布里渊散射(SBS)将导致激光脉冲波形的变形。提出了抑制SBS效应、提高输出功率的方法。结果表明, 单频脉冲放大过程中, SBS效应是阻碍功率提高的主要因素, 必须抑制SBS效应才能提高输出功率。

1319 nm激光处在大气透过窗口、光纤低损耗和接近零色散区域, 在很多领域有着广泛的应用。通过分析Nd:YAG激光介质的辐射跃迁能级, 采用镀制高选择性介质膜的方法抑制1064 nm等其他波长的起振, 最终实现1319 nm激光单脉冲输出。实验得到1319 nm激光静态输出能量340.9 mJ, 动态输出76.8 mJ, 重复频率1 Hz, 脉宽17 ns, 束散角2.7 mrad。结果表明, 通过镀制高选择性介质膜的方法可以实现1319 nm激光调Q脉冲输出。

为了研究脉冲输出波长为1319nm的 Nd∶YAG激光器，通过分析Nd∶YAG激光介质的辐射跃迁能级, 采用镀制高选择性介质膜的方法抑制1064nm等其它波长的起振，最终实现1319nm激光单脉冲输出。实验中采用闪光灯抽运、水冷Nd∶YAG激光器，KD*P调Q，平平腔结构，获得1319nm激光静态输出能量340.9mJ，动态输出76.8mJ，重频1Hz，脉宽17ns，束散角2.7mrad。结果表明，通过镀制高选择性介质膜的方法可以实现1319nm激光调Q脉冲输出。

为了研究波长为1.06μm的红外激光散射通信系统各种几何参量对系统性能的影响，利用非视线单次散射大气传输模型分析了接收机、发射机的收发视场、俯仰角以及传输距离等几何参量对接收机接收功率和路径传输损耗的影响。结果表明，增大接收机的视场可以提高探测到的散射光信号功率，而增加发射机的发散角则基本不影响接收到的信号功率；在其它参量不变的情况下，增大接收机或者发射机的仰角都减小了接收机的探测到的信号功率；在散射角和传输距离一定的情况下，适当地降低发射机的仰角可以提高接收机探测到的散射光信号功率。这些结果对系统设计有一定的参考价值。

为了研究被动调Q激光器脉冲的波形对称特性，采用数值求解Nd∶YAG晶体Cr⁴⁺∶YAG被动调Q激光耦合速率方程组的方法，获得了激光脉冲的波形，绘制出了“脉冲对称因子”与饱和吸收体初始透过率和输出镜反射率的关系曲线图；并根据脉冲波形的不对称性，更精确地计算了脉冲宽度及其与饱和吸收体初始透过率和输出镜反射率的关系。得到参量b=0．6时，脉冲波形对称；b=0．78时，脉宽最小的结论。结果表明，可以通过调整b参量来优化被动调Q脉冲波形对称性和脉宽。

为了了解温度对2μm KTA光参变振荡器的影响，从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发，利用双轴晶体KTA的塞耳迈耶尔方程、热光色散方程、折射率椭球方程计算出了不同温度下满足相位匹配条件的晶体切割角，绘制出了角度调谐和温度的关系曲线图；采用计算有效非线性系数的近似算法，对晶体的有效非线性系数受温度的影响进行了计算；对不同温度条件下满足相位匹配条件的晶体的走离角、允许角进行了分析。当温度保持在20℃时，晶体用于光参变振荡的效果最好，为实际应用中选择合适的晶体温度提供了理论依据。

为了研究如何产生2μm激光，提出将KTA晶体用于光参变振荡来产生2μm激光的方法，通过对比KTA与KTP晶体的非线性性能，从理论上论证了该方法的可行性；并从光学频率变换所遵循的能量守恒与动量守恒出发，利用KTA晶体的Sellmeier方程、根据折射率椭球方程计算出了晶体的切割角度，绘制出了角度调谐和波长的关系曲线图；比较了两种切割方式下的晶体有效非线性系数的大小，通过比较，得出Φ=0°，θ=48．37。切割的晶体具有更好的非线性特性的结论；并对该晶体的走离角、允许角、可接受带宽进行了计算，解决了KTA－OPO设计的最基本问题，为下一步的试验工作开展打下了基础。

为了验证KTiOAsO4(KTA)晶体用于光参变振荡产生2 μm激光的可行性,设计了脉冲式2 μm KTA光参变振荡器,采用θ=49°切割的KTA晶体作为光参变振荡晶体,实现了2 μm激光的输出;计算了该系统在双谐振情况下的起振阈值,在实验中测得输出的信号光、闲频光波长在2.16 μm和2.09 μm附近,与理论计算基本吻合,并测量了脉冲宽度。同时选用了对信闲光透过率分别为60％、70％、90％的镜片作为光参变振荡器(OPO)输出镜,测得了三种情况下的输出能量及电光效率的数值;测得了在380 V电压下,输出镜透过率一定时输出能量与光参变振荡器腔长之间的关系曲线,从而验证了KTA晶体用于光参变振荡产生2 μm激光的可行性,为下一步的研究工作打下了基础。