当前主流的眼底视网膜血管分割方法存在细微血管细粒度特征很难采集和细节容易丢失的问题。为解决这一问题,设计了一种改进U-Net模型算法,该算法将U-Net上下采样中的原始卷积层改为二次循环残差卷积层,提升了特征的使用效率;在解码部分引入多通道注意力模型,改善了低对比度下细小血管的分割效果。该算法在DRIVE (Digital Retinal Images for Vessel Extraction)和STARE (Structured Analysis of the Retina)两个数据库的准确率分别为96.89%和97.96%,敏感度分别为80.28%和82.27%,AUC(Area Under Curve)性能分别为98.41%和98.65%,较现有的先进算法有一定的提升。本文所提算法能有效提高眼底图像细微血管分割准确率。

采用自相似方法,时空调制的光子晶格广义变系数的非线性薛定谔方程化简为常系数方程,将相关的表达式代入原方程,得到了不同传播形式的精确孤子解,并详细讨论了周期性分布的亮、暗呼吸子的传输性质。

压缩感知技术用于大气湍流波前斜率测量能在很大程度上提高波前信号的测量速度，同时降低波前测量系统的硬件压力。与现有波前斜率测量方法不同，压缩感知波前测量方法增加了从波前斜率的稀疏测量值到波前斜率信号的重建过程，因此将压缩感知技术用于波前测量，需要快速、高精度的波前斜率重建算法。Smoothed L0 Norm (SL0)算法是一种近似L0 范数估计的优化迭代重建算法，与其它算法相比，不需要事先知道信号的稀疏度，计算量低且估计精度高。本文以SL0算法为基础，对波前斜率信号分区域测量，再结合并行运算，通过理论分析和仿真实验实现了一种能够快速、高精度重建信号的分区域并行算法—Block-Smoothed L0 Norm (B-SL0)。实验结果表明，B-SL0在计算时间和精度都明显优于现有的其它重建算法，对压缩感知技术用于大气湍流波前测量的可行性进行了初步探索。

利用有限元法对影响偏芯光纤倏逝场传感灵敏度的模场特性和倏逝场特性进行了理论研究与仿真分析。利用瑞利散射机理对偏心光纤倏逝场的分布式传感长度进行了理论计算。研究结果表明，若要在倏逝场传感中获得较高的传感灵敏度，其偏心距离的设计范围为8～10 μm；光纤涂层的折射率应尽量减小；估算偏心光纤倏逝场传感长度大约在16～160 m。

阐述了利用石英晶体旋光效应实现FBG传感系统的解调原理, 理论分析了石英晶体的旋光率与波长之间的变化关系。结果表明, 旋光率随波长的增加逐渐减小, 在834~841nm范围内近似呈线性变化。设计了双光路检测系统, 对石英晶体的旋光率与波长之间的响应关系进行了验证, 实验结果与理论分析一致。

微透镜阵列是夏克哈特曼波前传感器的核心部件。根据液晶空间光调制器(LC-SLM) 的相位调制原理，控制LC-SLM生成焦距、子孔径尺寸和排布方式可调的微透镜阵列，应用于哈特曼波前传感器，对入射光波进行分割，测量子孔径内波面的平均斜率，复原出入射波面的相位分布，以此为校正信号，对畸变波面进行单步校正，校正前后光波的斯特列尔比值从0.12变为0.59。 针对LC-SLM产生的微透镜阵列，讨论了透镜焦距、相邻间距、阵列数目及微透镜性能各影响因素。理论和实验结果表明，基于LC-SLM的动态哈特曼传感器具有子孔径大小、数目和排布方式根据外界条件变化控制灵活，可动态变化的优点。

相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)因其优良的综合性能成为目前最主要的入侵和振动分布式传感监测方法之一。总结了φ-OTDR分布式光纤传感监测系统的光源技术、传感头技术和信号解调技术的研究进展，对各部分的最新研究成果进行了评述，对其创新性和存在的问题进行了分析。阐述了微分振幅检波技术和直接相位解调技术的工作原理，并对两种解调方法进行了比较：微分振幅检波技术从散斑图样来解调相位信息是艰难的，它是一种非直接的、定性的测量方法；直接相位解调技术是一种直接的、定量的测量方法，可以应用于动态测量以及光纤水听器中，但受相干散斑衰落的影响较大。最后展望了基于φ-OTDR的分布式光纤传感监测技术的应用前景。