光学相干层析成像（OCT）是一种广泛应用于眼科疾病诊断及其他测量和探测等领域的新型成像技术。其中，扫频方案（SS-OCT）作为OCT的一种主要技术路径，因具有成像速度快、深度深、分辨精度高等优势，成为了近年来OCT领域的研究重点。由于SS-OCT的性能主要由快速扫频光源的性能决定，所以对扫频光源的研究和开发至关重要。主要总结扫频光源的研究进展，从技术手段、设计思路、性能指标等方面出发，对扫频光源的研究进展和领域前沿的研究现状进行较为详细的介绍和总结。

超快激光技术的出现极大地促进了人们对众多研究领域中超短时间尺度 (例如飞秒) 的微观过程的深入理解。详细介绍了基于飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱技术与原理, 并结合本课题组的工作, 展示了该方法在凝聚相分子体系中量子态演化过程及其相互作用研究中的应用, 特别是对激发态电子能量弛豫、波包演化过程、能量转移过程、质子/电荷转移以及分子激发态结构动力学等微观机制的研究，表明该方法可以广泛应用到物理、化学、材料、生物、环境等交叉研究领域。最后, 对该技术的发展前景以及未来研究方向进行了展望。

基于亚波长结构对光场的调控作用,研制了单层金属线栅偏振元件。利用等效介质和严格耦合波分析(RCWA)理论确定了结构参数,使用有限时域差分(FDTD)法优化设计了Si基底Al金属线栅结构,并通过多层减反射膜与金属线栅结构的匹配,降低了基底剩余反射率,提高了横磁(TM)波透过率。采用间歇镀Al法减少了辐射温度导致的胶栅形变,制备了具有高偏振性能的亚波长元件。经测试,所制备的线栅偏振元件在中波红外3~5 μm波段的TM波透过率为89.1%,消光比为21.9 dB。

为提高酒精检测系统的信噪比,根据比尔-朗伯定律确定双通窄带滤光片的技术参数;根据技术参数在Si基底上采用双面拆分法设计窄带滤光片,建立折射率渐变模型确定反演系数,实现膜层的准确控制。采用真空室原位退火法提高膜层聚集密度,降低膜层应力,进而提高膜层附着力,稳定膜层光谱性能;制备的膜层能够满足在(1392±10) nm和1530~1570 nm波段透射率大于90%,400~1350 nm和1600~1800 nm波段透射率小于1%,在1410~1515 nm波段透射率小于30%的要求。

全温条件下（-40~60 ℃）测量精度误差较大是影响光纤电流互感器实用化进程的主要原因之一。传感光纤的维尔德常数随光纤内光波平均波长变化，导致系统输出变比漂移，从而降低系统的测量精度。理论分析了光谱平均波长与系统输出变比之间的关系，并通过实验验证了关系式的准确性。分别对光纤电流互感器光路各组成器件对通过光平均波长的影响进行了分析，实验测量了变温条件下平均波长变化的趋势以及程度。提出了起偏器与延迟光纤在变温条件下对平均波长影响的自补偿方案，有效的减小了传感光纤中平均波长的漂移程度。保证光纤电流互感器在变温条件下到达0.2 s级精度要求。同时为适应更高测量精度应用场合提供了参考。

为了减小保偏延迟光纤偏振串音对光纤电流传感器测量精度的影响, 利用琼斯矩阵研究了全光纤电流传感器的偏振耦合误差。简化了保偏延迟光纤的偏振串音模型, 并基于简化模型得出了保偏延迟光纤偏振串音与输出的关系。通过理论仿真分别分析了在常温和变温条件下偏振串音对传感器变比的影响。对比实验结果与理论分析结论, 验证了简化的偏振串音模型的合理性和仿真结果的正确性。测量了实际保偏延迟光纤偏振串音的温度特性, 结果表明: 在延迟光纤存在一定偏振串音时, 光纤电流传感器的变比误差随电流的增加而增大;电流一定时, 延迟光纤串音越高, 光纤电流传感器的变比误差越大。最后, 给出了满足光纤电流传感器0.2S级误差要求时延迟光纤偏振串音的允许波动范围。

在光纤陀螺中，磁场会造成法拉第相位误差。实验结果表明，轴向磁敏感性较径向更为明显。在轴向磁场作用下，在保编光纤中传播的正反两束光会产生一个与磁场有关的非互易相位差。研究了由光纤在光纤环上螺旋缠绕引起的几何轴向磁敏感性，利用耦合模方程和有限元分析法，从理论上推导出了保偏光纤陀螺在轴向磁场作用下，产生的几何法拉第非互易相位差的具体表达式，并对理论结果进行了仿真分析。研究表明，光纤环中光纤几何扭转引起的圆双折射是产生几何法拉第相位误差的主要原因。另外，轴向磁敏感性会随着半径的减小而增大。

为了提高自动光学检测系统检测彩膜质量的准确率，降低误判,通过分析由红绿蓝三色组成矩阵结构和Line CCD获取的彩膜图像特征，在五点周期比较检测的基础上设计一种彩膜缺陷的检测方法。该方法通过对彩膜的机械与光学对位后，通过五点比对进行缺陷的检测。Line CCD从红绿蓝3个不同的区域获取不同的灰阶值，分别设置3个区域的灰阶值范围和该区域的判定阈值；最后根据缺陷与正常点灰阶差值的不同对缺陷进行分类，赋予相应的缺陷代码。基于以上3个步骤，实现对整张彩膜的缺陷检测。实验结果表明，采用五点比较、分区检测和缺陷分类相结合的方法，缺陷检出的准确率可以提高至99.6%以上。

光纤1/4波片是全光纤电流互感器(FOCT)的关键器件，为减小变温环境下光纤波片对互感器变比的影响，需要更精确地测试波片相位延迟随温度变化规律。基于光强测量法提出了一种适用于光纤1/4波片的相位延迟温度特性测量方法，借助琼斯矩阵，建立了测试系统的数学模型，并对波片的温度性能进行了实际测试。实验结果表明:椭芯光纤1/4波片的相位延迟与温度之间呈负系数的线性关系，且国内光纤1/4波片相位延迟温度系数远大于国外相关研究单位对应波片的温度系数。将该方法应用于FOCT变比温度误差自补偿技术，在-40 ℃~60 ℃范围内，互感器的变比误差在±0.2%以内。另外，光纤1/4波片相位延迟的温度系数越小，互感器变比温度误差的自补偿极限精度越高，初值可选范围越大。

简要介绍了光纤阵列成像激光雷达的研究背景、系统优势和发展现状。然后提出了本文设计的雷达系统, 并介绍了该系统的工作原理, 系统采用光纤阵列前端窗口扫描的方法, 避免了光电探测器阵列的制作, 同时减少了光电探测器的数量。之后文章对光纤阵列成像激光雷达系统的各部分器件进行分析, 包括光纤的选择、光纤阵列的设计和聚焦透镜的分析, 并重点讨论了聚焦透镜 F值对光纤阵列接收系统的影响, 最终得到本系统聚焦透镜 F最优值 5.47。最后推导了本文光纤阵列成像激光雷达系统的传输效率, 给出了传输效率公式。