熔石英光学元件在高能量密度的紫外脉冲激光辐照下往往极易出现后表面损伤，这严重影响了紫外高功率脉冲激光装置的可靠性。综合国内外相关研究进展，系统阐述了熔石英元件表面在高能量紫外脉冲激光辐照下的损伤特性，包括典型的初始损伤和损伤增长行为特征，介绍了熔石英元件表面缺陷的类型、分布特性和紫外脉冲激光诱导损伤的内在机制，并概述了常用的熔石英表面加工方法与缺陷控制技术。最后，介绍了熔石英表面缺陷无损检测新技术和抗损伤性能测试技术方面的研究进展。

熔石英光学元件经过精密加工后亚表面存在大量缺陷，这些缺陷在强激光辐照下易引发激光诱导损伤，威胁熔石英元件在紫外激光（351 nm/355 nm）辐照下的正常运行。在湿法刻蚀工艺中，刻蚀液与熔石英材料发生化学反应，钝化亚表面结构裂纹，去除污染杂质，从而降低缺陷对损伤的影响，提高元件抗激光损伤性能。分析了熔石英光学元件的损伤机理，介绍了强酸沥滤、氢氟酸基刻蚀技术及其他湿法刻蚀技术的进展情况，比较了湿法刻蚀中不同刻蚀参数对元件抗激光损伤阈值的影响，总结了该领域的研究现状并对今后的发展趋势进行了展望。

针对大口径反射镜表面污染物的成像特点,研究了污染物的暗场检测算法,包括图像采集过程中的自动聚焦算法,图像处理过程中的畸变校正与污染物提取算法等。就自动聚焦算法提出了粗-精结合的峰值搜索策略,并采用Tenengrad函数作为清晰度评价函数,获得了较高的聚焦精度。畸变校正算法在所建畸变模型的基础上,基于标定板角点的射影变换性质,求解畸变模型系数,实现了图像畸变校正,校正结果的方均根误差为3.3092 pixel。污染物提取算法采用顶帽变换去除图像背景,对去除背景的图像采用拉普拉斯算子加权自适应二值化算法提取污染物,该算法针对光照不均的小尺寸污染物图像的处理效果较好,检测结果数量误差为7%,检测精度优于全局阈值算法以及均值算子加权自适应二值化算法。该检测算法可以为反射镜表面洁净状态评估提供技术支撑。

为了建立有效无损的亚表面缺陷探测技术, 本文开展了光学元件亚表面缺陷的荧光成像技术研究, 通过系统优化激发波长、成像光谱、成像光路及探测器等影响探测精度和探测灵敏度的参数, 研制出小口径荧光缺陷检测样机。基于该样机对一系列精抛光熔石英和飞切KDP晶体元件的散射缺陷和荧光缺陷进行了表征, 获得了各类样品亚表面缺陷所占的比重差异很大, 从0.012%到1.1%不等。利用统计学方法分析了亚表面缺陷与损伤阈值的关系, 结果显示, 熔石英亚表面缺陷与损伤阈值相关曲线的R2值为0.907, KDP晶体亚表面缺陷与损伤阈值相关曲线的R2值为0.947, 均属于强相关。该研究结果可评价光学元件的加工质量, 用于指导紫外光学元件加工工艺, 并且由于该探测技术具有无损、快速的特点, 因此可应用于大口径紫外光学元件全口径亚表面缺陷探测, 具有极其重要的工程意义。

提出荧光成像技术用于无损探测熔石英光学元件亚表面缺陷,利用该方法获得不同加工工艺下熔石英光学元件的亚表面缺陷。结合熔石英光学元件损伤性能研究,分析了熔石英光学元件亚表面缺陷与其损伤性能的关联关系。结果表明,熔石英光学元件损伤阈值与荧光缺陷密度呈反比关系,即亚表面荧光缺陷较少的样品损伤性能较好。这说明利用该技术方法可以有效评价熔石英光学元件的损伤性能。该研究结果对光学元件加工技术具有指导意义。

为了减小现有小型旋翼类无飞机飞行过程中卫星/惯性组合导航系统的制导误差,提高其导航系统定位精确度,提出2维位置敏感探测器激光制导与机载卫星/惯性组合导航系统结合的新型导航系统方案。该系统利用1064nm红外脉冲激光作为引导光源,采用中间飞行段卫星/惯性导航、末端飞行段激光照射制导结合的方式,进行了理论分析和对比实验验证。结果表明,在室外飞行环境和室内强、弱、正常光照飞行环境下,该系统始终保持较高的定位精度和结果一致性；相对比其它现有制导方式,该系统的探测频率始终保持5kHz、定位精度始终保持其圆形概率误差处于0.10m数量级,取得了较好的定位实验结果。该系统具有鲁棒性强、电路简单、探测灵活、高速精确的特征,对无人机末端制导具有重要意义。

提出了一种基于视角显示的特种车辆舱外观察系统。利用Zynq SoC处理器实现硬件尺度不变特征变换(SIFT)算法,对视角所对应的视频图像进行了实时拼接。针对人员视角起伏波动,提出了一种基于图像特征的快速电子稳像算法。实验结果表明,该系统对视角的解算误差不超过1°;电子稳像算法可以有效减小图像晃动;硬件SIFT算法可将图像特征拼接计算耗时加速至毫秒量级。