傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术已被广泛用于监测环境大气中的温室气体和痕量污染气体。本课题组基于便携式傅里叶变换红外光谱仪（EM27/SUN）收集的近红外太阳吸收光谱，利用非线性最小二乘拟合光谱反演算法，反演了深圳市沿海大气水汽及其稳定同位素HDO的柱浓度，并计算了水汽同位素比值δD以及水汽蒸散同位素δDET。在2023年2月27日到3月11日观测期间，干空气柱平均摩尔混合比XH2O的平均值为3226.11 mg/kg，标准偏差为27.42 mg/kg，ln(XH2O）与大气地表温度高度相关，相关系数为0.94。观测期间，水汽同位素比δD在-122.52‰和-16.54‰之间变化。利用Rayleigh蒸馏模型理解δD与水汽柱浓度之间的关系，结果发现ln（δD×1000+1）与ln（XH2O）之间有着显著的相关性（R=0.74），表明该地区大气水汽稳定同位素变化与水汽系数变化有着较大的相关性。最后，利用Keeling比值分析方法进行分析，结果显示，大气水汽蒸散同位素特征δDET在（-289.92±8.89）‰和（21.79±7.19）‰之间变化。便携式FTIR光谱仪及其测量方法能够被用于准确观测大气水汽及其稳定同位素的时间变化，为海边大气水循环研究提供了基础数据。

基于梅斯林对切光子筛，提出了一个小程差的干涉测量方案以校准空间光调制器。该方案不仅提供了参考坐标系，补偿了系统振动对定标结果的扰动，而且获得了高信噪比的干涉光斑，降低了测量系统对探测器灵敏度的要求。在批量提取干涉光斑质心后，通过参考坐标系转换，得到了相位调制曲线。该曲线通过了波前分析仪的相位检定，632.8 nm和488 nm波长光的标定曲线的残差最大峰谷值小于0.012λ（λ为波长）。结果表明，该方案是一个适用于空间光调制器的高稳定高精度的干涉校准方法。

随着能量输出能力的不断提升，高功率激光驱动器运行对光学元件的性能和打靶光束的质量都有了更高要求。传统测量仪器结构复杂、精度有限，难以满足实验需求。朱健强课题组将计算成像技术引入到高功率激光驱动器的参数测量中，精确测量大口径光学元件的形貌、应力分布、热畸变等特征，脉冲光束的时间、空间、近远场分布等参量，以及激光与物质相互作用的过程；进一步发展相干衍射成像（CDI）技术，开发出单次曝光三维PIE（ptychography iterative engine）技术、多模态相干调制成像（CMI）技术、分束编码成像技术等，建立了相干衍射成像技术的解析模型，在数学上分析了CDI技术解的唯一性。本文主要综述了课题组在惯性约束聚变中计算光学成像技术应用方面的研究进展。

为阐明粗骨料对3D打印混凝土由打印到长期收缩过程的影响，基于水泥浆体与骨料质量比(P/A)与粗骨料连续、间断级配进行了含粗骨料3D打印混凝土配合比设计，测试了其可建造性、基本力学性能与干燥收缩性能。结果表明：P/A值越低，含粗骨料3D打印混凝土最大可建造高度越高，力学与抗干燥收缩性能也可得提升；间断级配时，大粒径粗骨料比例过高将对可建造性与力学性能产生不良影响，而在减少混凝土干燥收缩上具有良好作用。进一步探究了含粗骨料3D打印混凝土在生产制造阶段减少碳排放的效用，并与3D打印砂浆、传统浇筑方法进行了对比。发现在3D打印混凝土技术中采用粗骨料可有效降低混凝土原材料生产阶段的碳排放，但仍需进一步降低水泥材料的使用量；3D打印混凝土技术在减碳方面的优势主要依赖于无模化施工与减少劳动力的特点，在生产阶段相比传统浇筑可减少36.5%的碳排放，否则将产生约2.6%的更多碳排放。

为了研究激光辐照含有表面划痕的熔石英的热应力特性，基于电磁场、热传导及弹塑性力学理论，建立了适用于不同表面缺陷类型的纳秒脉冲激光辐照熔石英的热应力数值模型。利用该模型计算得到平滑表面和划痕表面熔石英在激光辐照后的温度场分布和应力场分布，并通过搭建的激光损伤测试及应力在线测量系统实验验证了所建模型。研究结果表明，熔石英的表面结构引起的光场调制会导致激光辐照后熔石英内部应力增强，并且应力大小与其表面结构尺寸密切相关。研究结果不仅有助于分析含有表面划痕的光学元件的激光损伤机理及残余应力，而且能够对激光加工的热应力调控提供理论依据。

高功率激光装置是一个复杂的有源巨型光学工程，其性能指标要求逼近科学技术与物理极限。驱动器研制有物理设计、工程光学和结构工程设计三大过程，工程光学在其中起着重要作用。高功率激光装置工程光学设计需遵循其特有的设计原则和要点，以保证装置的高性能。根据驱动器设计指标和设计特点，从总体光学设计、光束质量控制以及光束打靶精度控制方面，综述了高功率激光装置工程光学设计中的关键科学技术问题以及相应解决方法，为未来高功率激光驱动器的发展提供必要的工程设计参考。

活细胞观测可以获得细胞的生命状态, 是生物医学中众多研究的基础。然而多数活细胞因整体透明难以观测, 通常使用泽尼克相衬及微分干涉相衬等相位成像技术来增强图像衬度。但通用的泽尼克相衬显微镜和微分干涉相衬显微镜仪器复杂、成本高昂, 且依赖于沃拉斯顿棱镜和相衬环等特定光学元器件。提出了一种基于双目视强度传输方程的多模式相位成像方法, 利用显微镜双目视筒上两个相机同步拍摄的物体欠焦及过焦图像, 可求解强度传输方程得到物体的定量相位, 并进一步计算物体的泽尼克相衬图像及微分干涉相衬图像。数值模拟和成像实验结果显示双目视多模式相位成像能够提供高质量的泽尼克相衬及微分干涉相衬图像。方法不需要借助特殊光学器件或者复杂光路, 成本低且易于实现, 有能力替代昂贵的相衬显微镜及微分干涉相衬显微镜, 在非标记生物成像中获得更广泛的运用。

研究了混凝土模拟孔溶液中钢筋在氯离子、硫酸根离子、氯离子-硫酸根离子共存、模拟海水等环境下钢筋腐蚀行为与演变规律，并分析了钢筋在氯盐、硫酸盐作用下腐蚀产物。结果表明：硫酸根离子的存在使得钢筋极化电阻进一步降低，而腐蚀电流密度升高；钢筋腐蚀电位与极化电阻演变呈现一定幂函数关系；钢筋在氯离子、硫酸盐侵蚀作用下腐蚀产物种类无明显差别，主要为纤铁矿、针铁矿、水铁矿、赤铁矿和方铁矿等。

在迭代重建光学传递函数（OTF）测量法中，采集了多幅图像并进行更新计算，因而其具有抗噪声鲁棒性强和抗混叠等优点。然而，在图像采集过程中，不可避免的振动会引起多幅图像之间存在微小的相对平移，进而导致迭代计算次数增加和调制传递函数（MTF）测量结果准确性下降。该测量方法采集到的图像为随机排布的多个点扩散函数（PSF），多幅图像之间无法应用相位相关法来计算相对平移。鉴于此，提出了一种基于相位传递函数（PTF）的多幅图像相对平移校准方法。将每一幅图像单次计算的PTF分别减去第一幅图像单次计算的PTF，根据该差值校准多幅图像之间的相对平移。数值仿真和实验研究结果表明，所提方法的计算精度与图像相对平移的大小无关，至多能够将迭代次数减少80%，并将MTF测量的均方误差降低1~2个数量级。