在明确发光二极管（LED）器件输出动态光通量、负载电功率、发光效率、热功率系数之间关系的基础上，将理论模型拓展至包含LED驱动控制器的参数（频率、增益系数、电压幅值）以及散热器温度，从而通过调节LED器件参数以及驱动特性，控制白光LED照明系统最佳工作点的范围，进而分析照明系统闪烁指数、闪烁百分比、电压幅值、频率和LED光源参数之间的内在规律。提出一种基于纹波特性的白光LED器件动态光通量特性理论模型，该理论模型可准确预估白光LED照明系统在不同纹波特性下的动态照度变化、闪烁指数、闪烁百分比。通过测试不同工作条件下LED照明器件的照度、闪烁指数以及闪烁百分比，并与计算值进行比较，二者的平均误差为7.1%，计算结果和测量结果具有良好的一致性，证明了所提出的基于纹波特性动态及稳态光通量模型的有效性。由测试结果可知，LED光源在不同工作条件下闪烁指数以及闪烁百分比发生明显变化，这意味着需要通过合理地控制LED光源和驱动系统的参数，使照明系统的闪烁指数和闪烁百分比变化最小，从而满足IEEE国际标准对闪烁效应的要求。

不同于毛玻璃等固态散射介质静止不变的特点，浑浊介质对光束的散射作用同时体现在空间及时间上，当浑浊介质动态变化时，大多数的传统散射成像方法失效。针对以上问题，文中采用了一种基于深度学习恢复散斑图像的方法，研究了浑浊介质中，不同散射介质及散射介质浓度不同的条件下，神经网络的图像恢复效果，并利用不同浓度散射介质获得的散斑图像混合训练测试神经网络的泛化能力。实验结果表明，在不同散射介质及散射介质浓度不同的条件下，该网络均能够根据散斑图像获得较高保真度的恢复图像，且在不同浓度散射介质的散斑图像混合训练的情况下，网络泛化能力及鲁棒性强。

为分析白光LED的光-电-热特性及其变化, 在热沉温度和驱动电流可控的条件下, 测试了温度、电流对白光LED光谱分布的影响, 建立了白光LED光功率和光谱蓝白比(蓝光光谱光功率与白光光谱光功率的比值)预测模型。相关性分析显示光谱蓝白比、色温及司辰节律因子之间高度相关, 光谱蓝白比与色温、光谱蓝白比与司辰节律因子均存在线性关系, 表明由光谱分布变化预测光谱色温漂移及其非视觉生物效应的可能性。实验结果表明, 白光LED光功率、蓝白比、色温及司辰节律因子的预测值与实测值吻合较好, 最大预测误差分别不超过4.22%、1.54%、1.31%和2.15%; 同时, 白光LED光谱蓝白比可作为一种有效手段, 用于预测光谱色温及司辰节律因子, 进而评估其光学特性和非视觉生物效应。

研究了Besinc相干涡旋光束的产生与传输。理论上采用范西特-泽尼克定理，研究环形可控非相干光源经自由空间传输后的空间相干性。理论研究表明经自由空间传输后，环形可控非相干光源发射出的光束由非相干光逐渐演变为部分相干光，且光束的部分相干项为Besinc 相干。实验上采用环形可控非相干光源以及螺旋空间相位板，产生空间相干可控的Besinc 相干涡旋光束，并采用双缝干涉验证拓扑电荷数。另外，基于广义惠更斯-菲涅耳原理还研究了Besinc相干涡旋光束在自由空间中的传输，考虑相干度调节对传输的影响。

基于惠更斯-菲涅耳原理, 研究了像散对轴棱锥产生径向偏振无衍射光束的影响。研究结果表明, 当轴棱锥像散值达到0.1 λ 时, 轴棱锥聚焦径向偏振光束得到的径向偏振无衍射光束, 其径向偏振特性将失去。而随着像散值的增大, 径向偏振无衍射光束的无衍射区域逐渐缩短, 当像散值达到0.2 λ 时, 无衍射特性将消失。径向偏振特性与无衍射特性的消失并不同步, 这一结果表明利用轴棱锥产生径向偏振无衍射光束时, 光束的偏振特性受像散的影响比无衍射特性大。实验中采用轴棱锥中心轴偏离光轴的方法, 验证了像散对产生径向偏振无衍射光束的影响, 实验结果与理论分析基本吻合。研究结果将使径向偏振无衍射光束的实现更加灵活准确。

深聚焦；J0相干；涡旋光束；偏振

基于惠更斯菲涅耳衍射原理，以及相干与偏振的统一理论，研究了矢量随机电磁光束经圆环的衍射特性。研究表明在衍射场，随机电磁光束的光强分布、相干度以及偏振度分布都与圆环的拦截比以及光束的起始相干度有关。经衍射后随机电磁光束的光强分布出现奇特的链式分布，且链环存在逐级放大。入射光束起始相干度在x向与y向相等时，衍射光束的相干度和偏振度与入射光束是一样的，在衍射场光束的相干度和偏振度均匀分布。而当入射光束起始相干度在x向与y向不等时，衍射光束的相干度和偏振度与光强一样，在衍射场光轴上存在振荡，对比光强、相干度以及偏振度在衍射场光轴上的分布发现，在衍射场衍射光束光强分布为极大值时，相干度与偏振度反而为极小值。

基于van Cittert-Zernike定理，从理论上计算出大功率单色发光二极管(LED)辐出光，在空间中传输后的空间相干性分布。计算结果表明，自发辐射的LED光源其辐射光在空间中传输后，由非相干光变为部分相干光，且其空间相干性与LED芯片的结构有关。实验上采用双缝干涉对LED辐射光的空间相干性进行测量，由干涉条纹的可见度与两点间的相干度之间的关系得出，非相干LED光源的辐射光在传输后为部分相干光。而采用间隔可调的双缝干涉测量两点间的相干度后发现，LED的芯片发光区域决定了其辐射光在传输中的空间相干性分布。理论计算的空间相干性分布与实验测量结果基本吻合。

通过调制部分相干光的空间相干性，实现了局域空心光束的产生。理论上根据范西泰特-策尼克定理及标量衍射积分，构造出具有一定空间相干性的部分相干光，并研究其聚焦特性。实验上采用理论上要求的光学系统来构造具有特定空间相干性的部分相干光，并采用薄透镜聚焦部分相干光。研究表明，当构造出的部分相干光经透镜聚焦，可得到局域空心光束。研究了光学系统的参数及透镜焦距对产生局域空心光束的影响,结果显示：光阑的拦截比及透镜的焦距越大，获得的空心光束的尺寸就越大。

基于矢量德拜理论, 研究了双环径向偏振涡旋光束经介质分界面的深聚焦特性。当选取适当的入射光束拦截比时(即透镜孔径半径与入射光束的束腰半径的比),在聚焦场中可以得到一个极小的局域空心光束。局域空心光束的大小不仅与透镜的数值孔径有关, 还与聚焦场介质的折射率有关。另外, 还研究了透镜的数值孔径、入射光束的拦截比以及探测深度对聚焦光束实际焦点位置的影响。通过对聚焦光束的实际焦点位置的计算发现：当选取一定的光束拦截比时, 聚焦光束存在一个焦点开关。