回音壁模式晶体腔凭借其高品质因数和小模式体积, 在光学滤波、非线性转换、光学传感等研究领域都具有重要的应用前景, 然而裸露光学微腔的谐振特性极易受外界环境干扰的影响, 针对基于氟化镁晶体回音壁模式微腔的光纤耦合封装技术进行了研究。通过氢氧焰熔融拉锥的方式制备了锥形光纤, 其锥腰直径约为2 μm。搭建了回音壁微腔与锥形光纤耦合测试实验平台, 优化后的锥形光纤耦合系统使回音壁模式晶体腔在一定波长范围内工作在少模状态, 品质因数达到5.15×107。此外, 完成了具有精准温控的耦合器件封装, 提升了锥形光纤和回音壁腔耦合系统的稳定性。从实际应用的角度出发, 为超高品质因数的回音壁模式晶体腔的封装提供了一种有益的尝试。

窄线宽激光具备极高的频谱密度、极低的相对强度噪声和相位噪声以及超长的相干长度, 在诸多领域发挥重要应用。首先介绍了窄线宽激光器压缩线宽的基本理论和设计思路, 随后介绍了四类当前最具代表性的外腔窄线宽半导体激光器, 分析了其各自基本结构、关键技术、性能特点以及国内外发展现状, 最后总结了几类外腔窄线宽半导体激光器的应用推广潜力, 并展望了窄线宽激光器的发展前景。

基于衍射光栅原理, 以反射式液晶光学相控阵为研究对象, 针对波长1 550 nm波段进行光束扫描角度计算。并对周期性和非周期性的扫描模式进行了仿真分析。编制了周期性和非周期性扫描模式的相位图程序及实验软件。实现了对光波的光学相位进行实时可编程控制。通过光束偏转实验, 验证了最大偏转角度2.4°时, 最大探测距离约为1.3 km。该实验结果对制导、多目标威胁预警和反击中有着指导意义。

传统的时间调制型傅里叶变换红外成像光谱仪的激光采样通过采用单个激光探测器探测激光干涉强度变化生成采样脉冲,其采样原理简单易实现。但该方法无法判断动镜移动的方向,也难以实现高频采样。对时间调制型傅里叶变换红外成像光谱仪的采样方案进行了对比分析,并针对快扫描采样方法提出了具体的实施方案。从原理和光路设计上介绍了一种适用于时间调制型傅里叶变换红外成像光谱仪的新的采样方法。该方法在传统引入参考激光的基础上,采用偏振的手段将参考激光分为具有固定相位差的两束光,并利用这两束光实现动镜移动方向的判断,以及干涉图样的4倍过采样。从原理上综合考虑了各个光学元件的偏振特性,并将该方法从基于正入射的平面镜推广到斜入射的中空角锥反射镜,扩大了该方法的适用范围,从原理上论证了该方法的可行性。

主要提出了一个新的正规自适应超分辨率算法.正规项只惩罚图像中可能包含有大量噪声的低频部分，同时保护图像中可能包含有锐利边缘的高频部分，其中，惩罚阈值自动地被一个线性函数决定.对于正规参数的选择，这里不采用固定的正规参数而是提出一个对数函数在每次迭代时自适应地选择正规参数.该算法经过仿真实验和真实的红外图像测试，实验结果显示该算法鲁棒性好，可以有效复原图像细节.

基于亮度-对比度传递技术提出了一种红外和彩色可见光图像的融合方法,该算法通过对红外图像和可见光图像在HIS空间进行二次融合,保留了可见光图像的颜色特性,并获得一幅具有良好亮度和对比度效果的融合图像。实验结果表明该方法融合噪声小、细节缺失少、融合速度快。

与可见光图像相比，红外图像的分辨率较低，景物边缘较为粗糙，传统的自动调焦技术无法直接用于红外热成像系统。为了解决这一问题，采用基于红外图像边缘特性的自动对焦算法，建立快速有效的对焦评价函数，驱动高精度光机闭环控制单元，以实现快速、准确的红外自动对焦。系统包含数字处理单元和运动控制单元。其中数字图像处理单元主要进行红外数字图像的采集，利用Roberts梯度算子提取红外图像中的信息量，并统计边缘点数以评价图像的清晰度，实时计算序列红外图像中细节和信息量的变化量和趋势，从而提供运动控制单元所需的位置给定。运动控制单元则主要进行调焦电机的控制及驱动，完成自动聚焦的过程控制。最后，通过实验证明了该方案的有效性。

提出了一种海天目标三维实时红外场景的仿真方法。首先建立了场景的3D物理模型,然后根据黑体辐射理论分别计算出背景与目标的红外辐射特性。考虑到气温对成像的影响,以及探测器分别对3~5 μm与8~12 μm波段的响应率,根据物体的表观温度对视场内的红外图像进行显示。最后将背景与目标进行融合得到最终的仿真场景。通过提出的方法对海面天空背景的建模与红外仿真以及水面舰艇的建模与红外仿真得到的三维实时红外仿真场景效果逼真与实测图像接近。