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。

为了克服传统数字全息三维成像技术的扫描速度慢等诸多缺点,设计一种仅需单波长且可以一维扫描的透射式K空间变换数字全息三维成像技术。首先采用片状光束对样品进行照明并记录透射光的离轴全息图;然后利用传统的数字全息重建技术得到透射光的复振幅分布后去除其低频分量;最后在频谱空间进行坐标变换并对变换后的空间频谱进行傅里叶逆变换,便可得到被照明切片平面上的样品结构信息。在对工作原理和主要参数进行系统理论分析的基础上,利用数值模拟和光学实验对此技术的可行性进行实际验证。由于该技术能够使用透射光进行三维层析成像,因此很容易推广并应用于X光和其他短波长的辐射源成像,为研究样品高分辨三维结构提供新的工具。

为了研究CO2激光损伤后熔石英玻璃内部的三维应力场分布,采用脉冲CO2激光与熔石英玻璃相互作用的有限元数值模型,计算了脉冲激光停止时熔石英玻璃内部的温度分布,并研究了材料冷却后的内部三维应力分布和表面初始损伤形貌,计算结果与实验结果吻合。以该模型为基础,详细分析了径向和环向应力的三维分布,结果表明,在损伤凹坑附近,径向应力表现为压应力,且在凹坑底部附近取得最大值后,径向应力沿深度方向逐渐转化为拉应力;损伤凹坑附近的环向应力与径向应力相似,均表现为压应力,但压应力沿径向逐渐转化为拉应力,不同深度处的环向应力沿轴向增至最大后逐渐减小。另外,脉冲激光能量的增大导致径向应力与环向应力及其影响范围均有明显增加。研究结果有助于分析激光损伤熔石英玻璃内部的三维应力场,为CO2激光修复工艺的改进提供了理论依据。

为了精确辨别探测光的角动量,设计了一种基于表面等离子体的角动量探测器.该探测器体积小巧,结构简单,仅通过在一块金膜层上刻蚀设计好的纳米矩孔阵列就能实现对入射光角动量的探测.当入射光照射该探测器时,首先根据表面激发产生的表面等离子体波的耦合方向辨别入射光的偏振方向；之后通过测量出射端口的光强强度与耦合方向端口光强总强度之比,定量计算出－1到+1之间轨道角动量拓扑数的精确值.该微纳结构探测器可以精确识别入射光的角动量,为光学片上系统的设计与开发提供新思路.

将叠层扫描成像技术(ePIE)用于成像透镜透射波前的高精度测量。将透镜的透射光束照射至一个固定于二维扫描台的衍射物上,并在其后的探测器上形成衍射光斑,扫描台横向扫描并记录衍射物在每个位置所形成的衍射光斑,采用ePIE精确重建衍射物体的光场复振幅,并据此反演出透镜后表面的透射光波前;移去透镜后重复上述步骤,可以重建入射到透镜上的光束波前;将透射波前减去入射波前即可得到透镜的透射波前。该方法具有准确性高、结构简单、成本低廉等优点。

为了实现紧凑结构下光的主动调控,设计了一种基于表面等离激元解复用器结构的双通道全光开关。该器件由金属-克尔非线性材料-金属的波导结构和谐振腔组成,具有主动光控功能。通过对该开光结构进行优化,实现了735 nm抽运光调控1310 nm信号光。该信号光在左右两个端口可实现输出与截止,消光比可达到29.4 dB,开关响应时间可达到50 fs。该双通道开关具有结构简单紧凑、易于集成、响应速度快等优点,将在纳米集成光学中具有重要的应用价值。

针对高分辨率遥感影像地物信息复杂、目标识别率低等问题, 提出了一种联合矩阵低秩逼近的稀疏表示遥感影像目标识别方法。对原始遥感影像进行Radon变换, 将处理过后的遥感影像进行低秩和稀疏分解, 得到具有低秩性和稀疏性的两部分信息; 通过K-SVD算法分别对这两部分信息进行字典学习, 构建稀疏表示的判别字典; 通过稀疏表示求解算法求解出待分类的目标在判别字典上的稀疏系数, 根据稀疏系数最大准则对目标进行分类识别。在Uc Merced 数据集上选取具有代表性的线性和非线性子集分别进行实验, 结果表明所提算法与传统的SRC、SVM、MLC和KNN等分类识别算法相比, 在采样比例为1/16、稀疏度为5时, 识别率在线性子集上能够提高10%、在非线性子集上能够提高5%, 表明所提方法具有较好的识别效果。

在检测未知样品中是否含有某种病毒或细菌时，通常可以利用该病毒或细菌的已知特异性探针来检测未知病毒或细菌的抗原成分。但通常单一样品中也会有多种病毒或细菌，利用各种已知探针逐个检测样品效率较低，有必要发展新的检测方式提高检测通量。这里进行了利用两种探针混合液同时检测同一样品中两种蛋白的实验。实验中利用一种光反射差方法实时监测样品点与混合探针的反应曲线，通过对曲线的分析拟合，可以确认样品中有两类蛋白存在。实验结果证实，利用该反射差法结合混合探针能更高效地检测含有病毒或细菌的样品，可能是提高检测通量的一种方式。

给出了在周期性极化铌酸锂晶体中同时包含声光调制和倍频产生的耦合波方程。声波既可以通过外部的换能器馈入，又可以通过在y方向加上交流电场而在铌酸锂晶体内部直接激发。周期性极化铌酸锂的周期倒格矢用于补偿倍频的波矢失配量，而合适频率的声子则通过光子散射来改变抽运光的偏振态。模拟结果显示，在相位匹配的条件下声光偏振耦合与倍频直接存在着竞争效应。三个光波的强度或者偏振态可以通过声光作用得到有效的调制。

传统遗传算法的并行机制使得遗传算法的广域搜索能力较强，而禁忌搜索算法具有较快的收敛速度和较强的局部搜索能力。将遗传禁忌混合的优化算法用于光学薄膜的膜系优化设计中。混合优化算法的主体思路是以遗传算法为主体，把禁忌搜索算法的多样化特征引入遗传算法的交叉和变异中，从而使搜索过程具有记忆能力，实现两种算法的优势互补。通过减反膜和分束膜的实例优化设计，得到了比传统遗传算法更好的设计结果，表明该算法是高效和可靠的。