为了实现 640×512分辨率的 EMCCD（Electron-Multiplying CCD）在 1×10-3 lx照度条件下 25 fps连续动态成像，设计了对应的相机。搭建了相机硬件平台，分析了 EMCCD工作时序、AFE工作时序、BT.656编码和 Camera Link编码时序。利用硬件描述语言在 FPGA中产生了相应的驱动时序。实现了 EMCCD曝光和读出控制，AFE相关双采样和光学暗电平钳位，模拟视频信号逐行变隔行和插值拉伸以及 Camera Link协议的并串转换。通过实际测量和分析，相机在模拟夜天光 1×10-3 lx照度， EMCCD增益 1000倍，镜头焦距 25mm，F1.4的条件下，能同时输出模拟视频和数字视频，成像帧率 25 fps，信噪比 21.8 dB。

采用近红外(NIR)波段高透的红(R)、绿(G)、蓝(B)滤光(即R+NIR、G+NIR、B+NIR),是电子倍增CCD(EMCCD)实现真彩色成像且保持低照度下高灵敏度的常见手段,然而,近红外成分的引入会带来颜色失真和颜色分布压缩。本文通过约束已配准的源图像和参考图像在标准正交颜色空间中具有相同的坐标表示,构建正交的色彩传递模型。在此基础上通过卷积神经网络引入特征维度,设计了端到端的色彩传递网络,改善偏色和颜色分布压缩导致的一对多颜色映射问题。色彩传递网络由预训练的前端网络和可训练的后端网络组成,前端网络根据EMCCD图像的纹理和语义将像素点分散到不同的特征通道上,后端网络根据各特征图内像素点的编码统计特征进行色彩传递。本文方法经大量图像验证具有一定普适性,在不同场景和照度下均取得较自然的色彩效果。相对于真实彩色图像,本文结果与颜色失真图像相比,峰值信噪比平均提高了75.78%,结构相似性相对提高了103.74%,色差相对降低了67.48%。

设计了热致暗空间光孤子的实验光路和偶边界条件的实施方案，在叶绿素丙酮溶液中实现了热致暗空间光孤子实验，并采用分步傅里叶变换法进行了数值模拟，发现两者的结果一致。

设计了热致暗空间光孤子的实验光路和奇边界条件的实施方案,在C60甲苯溶液中实现了热致暗空间光孤子实验,讨论了样品高度和浓度对热致孤子的影响,并对基阶暗空间光孤子进行了数值模拟,发现数值结果与实验结果一致。

实验研究了热致非线性效应作用下,C60甲苯溶液中强连续激光激发暗空间光孤子的过程,并给出了数值模拟结果。

空间光孤子的研究对全光通讯技术和光子技术的发展具有重要的促进作用，本文分亮空间光孤子和晴空间光孤子两部分简单介绍了国际上有关空间光孤子的研究现状。

概述了暗空间光孤子的基本理论,用数值计算的方法分析了不同边界条件对高斯光束中暗空间光孤子的影响。

研究了熔融石英的电晕极化过程,从极化熔融石英结构对称性的角度分析了其二阶非线性极化率及其二次谐波产生特性。

从光学系统脉冲响应函数理论的角度分析了透镜组合实现光学分数傅里叶变换的结构及标准焦距的物理意义,推导了几种较普遍的实现光学分数傅里叶变换的结构,利用该结构可以方便地改变其标准焦距,这对设计由多级分数傅里叶变换级联构成的空间变化滤波系统具有重要的指导意义。

研究了利用椭偏技术进行极化聚合物电光系数测量的方法。基于简化模型推导了γ33的计算公式，讨论了这种方法的有效性。