制备具有外部谐振腔的胆甾相液晶激光器件。采用镀有多层膜的ITO玻璃作为基板, 取向后制备1D-PC/CLC/1D-PC 结构的胆甾相液晶激光器件。该激光器件在532 nm的Nd∶YAG倍频脉冲激光器泵浦下能够出射双模激光。出射激光峰位分别位于600 nm 和650 nm, 对应于胆甾相液晶的短波边缘和长波边缘, 并且激光的发射阈值明显低于普通的盒式胆甾相液晶激光器件。此激光器件可以通过电压控制在单模发射和多模发射之间切换, 电控的阈值电压仅为6 V。

仿真研究有助于增益调制非扫描激光雷达系统设计的优化，并对其构成和成像原理进行分析。建立了增益调制非扫描激光雷达的理论模型，提出一个用于雷达成像的标准目标，根据所建立的理论模型和成像过程，编制了仿真软件，对增益调制非扫描激光雷达系统进行仿真模拟，并与实验结果进行对比。仿真实验结果与实验结果的一致性表明，仿真模型比较贴近实际，有助于增益调制非扫描激光雷达系统的方案设计和参数优化。

在单光子脉冲测距系统中，由于光子到达时间的随机性，使探测到的目标距离具有一定的不确定性，因而单光子脉冲测距系统的测距精度受到一定的限制。基于回波光子与光电子的统计特性，研究了单光子探测器在脉冲测距系统中的脉冲强度，脉冲宽度等参数对系统测距精度的影响。针对常见的回波波形，得到了测距精度与回波脉冲强度及宽度的相互关系式。理论分析结果表明回波激光脉冲强度越高，脉冲宽度越窄，所获得的距离精度越高。

根据无扫描成像激光雷达光电阴极输出光电子计数分布满足泊松统计的特点, 由极大似然估计方法, 给出判定是否接收到回波的似然比判据阈值的计算方法。并针对典型无扫描距离选通成像激光雷达情况, 给出了系统探测概率、虚警概率和漏警概率的近似计算方法, 并采用蒙特卡罗模拟方法进行验证。分析了系统阈值对探测概率的影响, 并提出变阈值的方法提高探测系统探测概率。而受系统硬件的限制, 在满足探测要求的情况下, 尽量缩短探测距离和减少探测器像素数, 增加接收目标的有用信号光子数, 并同时根据极大似然估计法来确定阈值, 达到提高探测概率的目的。

以掺杂4 mol%Hf4+的LiNbO3:Fe:Hf系列晶体(［Li］/［Nb］比变化)为研究对象，研究了系列晶体的可见吸收光谱，在632.8nm的写入光下晶体的衍射效率、灵敏度和抗光散射能力在不同［Li］/［Nb］下的变化规律.研究发现Hf4+的浓度达到阈值浓度后，随着［Li］/［Nb］比的增大，晶体的可见吸收边会发生红移，而且晶格中［Fe2+］/［Fe3+］也会增加，这就导致随着［Li］/［Nb］比的增加，样品的衍射效率逐渐减小，写入时间缩短，灵敏度增大.同时，在晶体中，随着［Li］/［Nb］的增大，陷阱中心Fe2+Li数量增大会使得晶体抗光散射能力减弱.

为了在复杂的地面场景中实现准确的自动目标检测，分析了地面场景图像经二维加窗的伪Wigner-Ville分布(PWVD)后，归一化的Rényi熵与其出现概率间存在的基于e指数的统计特性，以及人造目标的出现引起的地面场景中Rényi熵的统计特性变化，提出了一种新的基于Rényi熵的显著图生成和目标探测方法。对Renyi熵图像进行了均值滤波，然后滤波前后的图像相减得到熵残余图像，并经过高斯滤波获得显著图，最终通过简便的阈值分割，完成目标探测。实验结果表明，该方法对8幅不同场景图像中共计14个目标的探测概率为100%，虚警概率不大于7.1%。与传统方法相比，本文提出的方法能够更为有效地检测复杂地面背景中的**目标。

小型化是激光三维成像系统走向应用必须解决的重要问题之一。介绍了采用高重复频率小型激光器实现的小型化增益调制三维实时成像系统。利用多脉冲积累方式,使用单脉冲能量5 μJ的激光器实现了与以前单脉冲能量10 mJ增益调制系统近似的作用距离和系统测距精度,同时系统的整体体积大大缩小。对系统的作用距离与测距精度进行了测试,结果表明,在当前条件下,室外能见度5 km时,系统可达到超过100 m的作用距离,室内测试获得的系统测距精度优于3 m。

以双中心模型为基础, 理论研究了连续光条件下近化学比LiNbO3:Fe和LiNbO3:Fe:Mn晶体在稳态情况下的非挥发双色二步全息存储性能.通过考虑在深、浅能级中心之间所有可能的电子交换过程, 从理论上证实了在低光强范围内LiNbO3:Fe晶体比LiNbO3:Fe:Mn晶体有着更大的空间电荷场、更高的记录灵敏度和动态范围.

温度对具有双光子光折变效应的介质中屏蔽空间孤子的稳定性具有显著的影响。由屏蔽空间孤子演化方程得到的亮和暗屏蔽空间孤子解是温度相关的,在室温范围内,双光子光折变介质中屏蔽空间孤子光强和强度半峰全宽(FWHM)均受温度的影响而发生明显变化。随着温度的升高,双光子光折变介质中形成光强较小的亮和暗屏蔽空间孤子,在较大光强情况下,形成FWHM较小的亮屏蔽空间孤子;在小光强情况下,随着温度升高,双光子光折变介质中形成FWHM较大的亮和暗空间孤子;并且亮屏蔽空间孤子在介质中的空间偏移和角偏转都随温度的降低而增加。

针对图像的运动模糊和散焦模糊，提出了一种基于双谱对含有噪声的模糊图像的点扩展函数参数进行辨识的方法。首先计算出一幅标准测试图像经模糊后的双谱，然后通过曲线拟合得出双谱中的统计特性与模糊尺度之间的函数关系，由此训练出的BP神经网络即可完成对其它含有噪声的模糊图像的点扩展函数的参数辨识。实验结果表明，本方法适用于含有噪声的在一定模糊参数范围内的散焦模糊和运动模糊图像，在信噪比为25 dB的情况下，辨别出模糊尺度的偏差不超过0.5 pixel。