研究了小角度情况下基于光谱角色散(ASD)方式的非共线光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)实现啁啾激光脉冲频谱整形的方法。详细讨论了角色散率对信号光各频率成分相位失配量、转换效率及放大后频谱分布的影响。当信号光中心波长为800 nm,带宽为20 nm,在532 nm抽运作用下,对耦合波方程组进行了数值模拟。其结果显示:在最佳角色散率情况下,采用ASD方式的光参量放大后,得到了约28 nm带宽的双峰整形频谱。计算结果也表明:角色散率对整体的转换效率以及放大后整形的频谱分布有较大影响,适当调节抽运光与信号光之间的时延可调整放大后信号光频谱的频移。整形后的频谱分布可在一定程度上克服增益窄化、光谱红移等效应。

光整流效应是产生太赫兹波的有效途径之一，而产生高功率太赫兹波则需要采用高强度的飞秒激光激励光整流晶体，但激光强度过大会造成晶体损伤，从而严重影响高功率太赫兹波的输出。因此，对光整流晶体的损伤阈值进行研究具有重要的理论意义与实用价值。通过对飞秒激光与非线性光整流晶体材料相互作用物理过程进行分析，建立了飞秒激光作用下光整流晶体损伤阈值的预估模型，比较分析了铌酸锂、碲化锌和硒化锌三种晶体材料的损伤阈值随飞秒激光脉宽的变化规律。结果表明，当飞秒激光的脉宽相对较小时，光致电离在整个作用过程中占主导地位，随着脉宽的增大，雪崩电离逐渐起主要作用；雪崩电离速率和光致电离速率均与晶体的禁带宽度密切有关，光整流晶体材料禁带宽度越大，晶体材料的损伤阈值越高；铌酸锂晶体的损伤阈值明显高于碲化锌和硒化锌晶体，更适合用于高功率太赫兹波的产生。

光整流法是目前产生太赫兹(THz)辐射的重要方法之一。建立了采用脉冲前沿倾斜方法实现相位匹配条件的基于光整流法产生太赫兹辐射的转换效率理论模型，比较了脉冲前沿倾斜方式的不同倾斜角对THz辐射转换效率的影响，定量分析了光整流THz辐射转换效率的主要影响因素及其规律，并讨论了飞秒激光参数和晶体参数对THz辐射转换效率的影响。结果表明：脉冲前沿倾斜方式相位匹配条件中的倾斜角对THz辐射转换效率的影响非常大；THz辐射转换效率随着飞秒激光脉宽的增大呈现先增大后减小的规律，且随飞秒激光强度的增大而增大。此外，THz辐射转换效率不仅随着晶体吸收系数的增大而急剧减小，而且随着晶体厚度的增加呈现先逐渐增长，到达一定晶体厚度后，则几乎不随晶体厚度的增长而变化的规律。由此可见，在实际应用中，不仅要求采取措施尽可能满足位相匹配条件和减小晶体对THz辐射的吸收，而且还需要合理选取飞秒激光参数和非线性晶体参数。

基于光谱扫描滤波原理， 提出了一种利用光折变效应来提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法， 并进行了理论分析。 针对内置光折变晶体的Fabry-Perot (F-P)标准具光谱扫描滤波装置， 定量分析了其透射谱特性， 详细讨论了Fabry-Perot(F-P)标准具两平板的反射率、 透射谱窗口带宽、 外加场的控制参数以及信号光啁啾率变化等对啁啾脉冲信噪比的提升及其滤波透射率的影响。 结果表明， F-P两平板的反射率越高， 则透射谱越尖锐， 透射窗口越窄， 滤波效果也就越好。 为了得到有效的信噪比提升， 一般要求其反射率大于0.99； 外加场的控制和信号光啁啾率的变化对扫描滤波的影响较大， 在实际工作中， 应尽量保证外加场和啁啾率的精确控制， 以确保信号光和滤波函数的同步匹配。 针对中心波长800 nm的啁啾信号脉冲， 采用提出的光谱扫描滤波方法， 对放大自发辐射(ASE)的随机噪声与预脉冲进行滤波， 可得到近3个量级的信噪比提升效果。

在无啁啾激光脉冲的非线性压缩过程中，基于级联倍频机制，对影响脉冲压缩的敏感因素——晶体位相失配量进行了理论分析和实验验证。当入射基频激光（即1ω光，波长为800 nm，脉宽为278 fs）进入I类二倍频β-BaB2O4(BBO)晶体后，随着晶体位相失配量的增加，基频光的输出脉宽先降后升，这种趋势可总结为“U”字形非线性变化；当位相失配量为40 mm-1时，脉宽缩至最小，此时脉宽压缩比最大。

探索了此领域的一种新型技术路线级联倍频压缩，重点分析了级联倍频压缩的物理思想与过程，在再次压缩技术条件的基础上，利用I类二倍频BBO晶体，对波长为800 nm的无啁啾基频光进行了原理验证实验，实现了2~3倍的压缩比，从而证明此技术的可行性，此为下一步的详细研究奠定了基础。

基于内置电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪，利用Mach-Zehnder干涉仪双光束干涉原理和晶体的线性电光效应，提出了一种新的能有效提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法。定量分析了其扫描滤波谱特性，探讨了预脉冲噪声延时对信噪比提升效果的影响，并讨论了电光晶体的电压控制参数对信噪比提升效果的影响。研究结果表明：预脉冲噪声的延时和控制电压的变化会对滤波效果产生较大影响，利用该扫描滤波方法可将啁啾脉冲激光信噪比提升约2个量级，且信号光透过率高达95%以上。

研究了基于单块偏硼酸钡(BBO)晶体的级联二阶非线性效应实现超短激光脉冲脉宽压缩的原理。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法对描述I类飞秒脉冲倍频过程的耦合波方程组进行了数值计算, 定量分析了基频光与倍频光位相失配量、非线性晶体长度、入射基频光峰值光强和初始脉宽等因素对脉宽压缩效果的影响, 并对实验参数进行了优化。采用单块BBO晶体, 对中心波长为800 nm、脉宽为140 fs的超短激光脉冲开展了脉宽压窄的实验研究, 获得了两倍以上的脉宽压缩倍率。对不同基频光峰值强度和不同初始脉宽下的实验结果与理论模拟结果进行了比较与分析, 结果表明, 倍频过程中的位相失配量、初始基频光峰值光强、脉冲啁啾, 以及初始基频光脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响较大。若要获得较高的压缩倍率, 需要综合考虑上述多种因素。

针对FY-4三轴稳定静止卫星上遥感器的夜间太阳入侵问题，建立了星上遥感器的太阳辐照模型，由此计算了星上任意面元的太阳入射角系数和太阳辐射.针对其上的大气垂直探测仪结合遮光罩实际设计参数，分析了扫描镜的每日太阳入射角系数、太阳辐射、太阳入侵的时刻、入侵持续时间以及接受的太阳辐照的年变化曲线，并与GOES-8(地球静止轨道环境卫星8号)实测数据作比较，验证了计算的合理性和正确性.

本文针对空间光学遥感器的太阳光照分析问题,综合考虑现有的研究技术和基础,介绍并比较了3 种常用方法的优缺点,并根据空间遥感器镜面反射与漫反射情形并存的情况,提出了一种新的计算思路,即揉合了辐射度法和光线跟踪法的光照图法。根据这个思路在VC 中建立仿真计算软件,并以FY-4 大气垂直探测仪模型为例,定量计算了其光机结构主要部件的太阳光照仿真数据。