根据广义惠更斯-菲涅耳原理，推导出了部分相干贝塞尔高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流中传输时平均光强和偏振度的解析表达式，研究了部分相干贝塞尔-高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流模型下的光强分布特征和偏振度变化规律，同时分析了指数项、折射率结构常量、湍流内外尺度以及拓扑荷、光源相干性等对光束传输性质的影响.数值计算表明，随着传输距离的增加，部分相干贝塞尔高斯光束的光强会从空心分布逐渐演变为高斯分布，同时光束会有一定程度的展宽.而且，当指数项值越接近于3.1,折射率结构常量越大,外尺度越大或者内尺度越小时，光强分布的演变越为迅速，展宽现象也越明显；当拓扑荷越小或者相干长度越小时，光强分布的演变越迅速，但是二者对展宽现象的影响并不明显.另外，偏振度在近距离处会经历一段振荡及升降变化过程，当距离足够远时会趋于一个稳定值，且该值等于光源平面上的初始偏振度.偏振度变化的快慢程度受指数项、折射率结构常量、湍流内外尺度、拓扑荷和相干长度等因素的影响.

为了改善BB84协议防窃听的能力,在BB84协议的基础上提出用M(M=3,4,5…)对量子态实现量子密钥分配。为了检测其安全性,用截获-重发的方式对量子密钥分配过程进行窃听,窃听者分别采用两种检测光子状态的方法:在M组基中随机选取一种基和用Breidbart基测量,并在这两种窃听方法下分别通过计算机仿真探究M值与安全性能的关系。仿真结果表明:用多对量子态实现量子密钥分配时,发现窃听者的能力与BB84协议相同,而窃听者可以获取的正确信息要比窃听BB84协议获取的正确信息少。从而提高了量子密钥分配的安全性。

研究了一种基于快速物理光学法（FPO）计算太赫兹（THz）波段目标雷达散射截面（RCS）的方法。将目标散射体分解成若干个子区域，经相位补偿后计算出每个子区域的散射特性，经过插值、相位恢复和聚合得到整个散射体的散射特性，并对FPO在THz波段的应用进行了讨论。仿真结果表明：利用FPO法计算THz目标的RCS，能够在保证准确性的前提下，大大提高计算效率，节省计算时间。该研究对于THz波段的快速目标识别和成像有着重要的意义。

设计了一套可同时测量光声振幅谱与相位谱的光声光谱系统。该系统优化了传统的气体微音器光声光谱系统，增加了相位测量功能，实现了从紫外到近红外区（350~1000 nm）的连续波长扫描，测量的最小步进波长为0.1 nm，频率调制范围为10~2000 Hz。采用虚拟仪器软件LabVIEW，可通过计算机实现仪器控制、实验参数设置、数据自动采集和处理。LabVIEW程序的前面板能动态监控实验过程并实时显示光声振幅谱和相位谱。利用Ho2O3对系统进行鉴定，测得的归一化光声振幅谱与文献结果一致。用该系统研究了喜树碱与羟丙基β环糊精的包合物，实验结果显示将光声相位谱与振幅谱相结合，可以获得样品更丰富的信息。

提出了基于琼斯矩阵的矢量涡旋光偏振态的庞加莱球表示方法。应用琼斯矩阵法建立了基于圆偏振涡旋基矢的矢量涡旋光束的电场矢量分布模型。分析了光束的拓扑荷和方位角对矢量涡旋光束偏振态的影响，给出了不同拓扑荷的矢量涡旋光束偏振态的庞加莱球表示方法。与传统的利用斯托克斯参量建立的高阶庞加莱球表示方法相比，矢量涡旋光束描述方法的物理意义更加清晰明了。求解电场矢量的亥姆霍兹方程，发现该光束电场矢量的振幅服从贝塞尔高斯分布。

百千赫兹量级测量重复频率和亚厘米量级测量精度的脉冲激光测距系统是激光测距领域的研究热点之一。分析研究了基于皮秒脉冲激光器的激光测距系统的实现原理和方法，针对激光脉宽极窄的特点，使用双阈值前沿时刻鉴别法和电压比较器输出数字信号的脉宽控制方法，并配合TDC-GPX高精度时间数字转换芯片，达到了设计要求。实验结果表明：测距系统工作稳定可靠，测量重复频率达到500 kHz，单次测距精度范围为[4 mm, 10 mm]。

简要地叙述了厄米高斯模与拉盖尔高斯模的一些理论，画出了具有代表性的厄米高斯模与拉盖尔高斯模在z=0平面的三维图像。为了了解厄米高斯模与拉盖尔高斯模的各种模态的关系，分别画出了它们的模态从(0,0)到(2,2)的强度等高线，并从模阶数与峰值、峰值的变化、延伸面积和对称性得到了它们各自的特性，然后进行对比得到它们之间的相同点和不同点。另外通过图像和公式说明了厄米高斯与拉盖尔高斯最低阶模(0,0)是一致的，即高斯模。对比了它们之间的电(磁)场和平均坡印廷矢量，不同点与模态有很大关系。画出横截面中振幅强度随传输距离增加而变化的图像，从中得到了束宽和峰值强度与传输距离之间的关系。

对激光偏振成像系统的散斑统计特性及其相应的散斑去除方法进行了理论和实验研究。运用穆勒矩阵法建立了该激光偏振成像系统散斑光强的概率分布模型。针对现代电荷耦合器件(CCD)的成像特点，通过比较散斑与像素的大小，将散斑分为两种情况进行研究，即小散斑和大散斑。得出散斑的归一化方差与像素成线性关系，均值不受像素的影响。进而提出了统一的散斑噪声概率模型，即改进的伽马分布模型。基于此模型，提出了改进的贝叶斯非局部滤波模型。通过处理真实的偏振图片，综合等效视数、边缘增强指数等指标，表明该算法比传统的散斑去除算法具有更好的散斑去除和边缘保持能力。

时间间隔测量方法的优劣直接影响脉冲激光测距的性能。借鉴插值法的思想，提出了利用三角波参考信号的特点实现时间间隔测量的方法，具有测量范围大、测量精度高的优点。阐述了利用三角波参考信号实现时间间隔测量的原理，定量分析了影响时间间隔测量精度的因素，指出三角波参考信号的频率和噪声是影响测量精度的主要原因，并进行了数值仿真；设计实验方案验证了三角波参考信号中噪声对时间间隔测量精度的影响。仿真和实验结果表明，使用较低频率的三角波参考信号可以实现较高的时间间隔测量精度；提高三角波参考信号的频率或降低噪声，都可以有效提高时间间隔的测量精度。仿真和实验结果证实了时间间隔测量方法的可行性，为开展脉冲激光测距提供了一定的参考。

针对红外图像中普遍存在的高噪声与边缘模糊问题，提出了一种新的红外图像处理方法。基于积分图像理论，结合高频增强滤 波法，给出了红外图像降噪去条带算法，设计了软件并实现了处理效果。仿真结果表明，与传统的方法相比，该方法具有速度快、自适应能力强和条带去除明显 等优势，并可以尽可能多地保留原始图像的细节特征。