为提高非本征光纤珐珀传感器(Extrinsic Fabry-Perot Interferometric, EFPI)腔长解调的精度，基于EFPI传感器反射光谱近似余弦函数的特性，设计了一种基于李萨如图形(Lissajous-Figure)与标准形式椭圆曲线拟合的解调方法。将两组光强信号经过坐标变换拟合为标准椭圆曲线，以减少求解参数；并通过经验模态分解对数据进行分析，去余项后将得到的极值点代入椭圆曲线求解。将离散数据点分别移动5、10、15、20、25个点测试五组不同相移对解调结果的影响并选取其中误差最小的一组对EFPI传感器进行横向负载实验，分别施加5~25 N的应力，通过拟合椭圆曲线的解调方法将计算腔长差与理论腔长差相对比。结果表明，实际腔长差随负载成正比，平均误差值为5.690%左右，可以准确获取 EFPI 的腔长。

透射光栅副的Yaw向夹角误差是影响光栅信号质量的重要因素, 但现有的数学模型不能精确反映Yaw向夹角误差对光栅信号质量的影响规律。建立了同时考虑光电池性能参数、光电池安装位置、指示光栅与标尺光栅夹角误差等因素的光栅信号利萨如图形的数学模型, 研究了光栅副Yaw向夹角误差对利萨如图形形状的影响机理, 发现利萨如图形的离心率和倾斜程度与光栅副Yaw向夹角误差之间存在规律性的数学关系, 通过实测实验验证了该关系。数值仿真与实验测量得到的利萨如图形的离心率和倾角的相对误差分别小于1%和3%, 验证了数学模型的正确性和有效性。建立的数学模型和数值关系为光栅生产中的信号质量调整和运动部件(读数头)Yaw向运动误差实时监测和误差修正提供了理论基础。

在李萨如模式的激光扫描显示系统(LSDS)中, 由于李萨如扫描模式与传统光栅扫描的差异性, 重建基于李萨如扫描模式的激光调制像素数据流成为系统实现的关键。提出了基于像素的方法和扫描线等间隔采样两种激光调制像素数据流的重建方法。等间隔采样的方法具有实现简单的特点, 而基于像素的方法可以通过改变查找表校正系统投影畸变。通过仿真和工程实现, 验证了理论分析的结果。

基于微机电系统工艺, 设计并制作了一种电磁驱动大尺寸的二维扫描振镜.分析了两种不同的电磁驱动方式产生的力的大小, 选择驱动力较大的双极子方式作为驱动.运用有限元法模拟了器件的谐振频率静态及动态响应, 仿真结果与实际测得的结果一致.描述了振镜的工艺流程及封装方式, 并制备了振镜.实验测得振镜在120 mA静态电流驱动下, 慢轴和快轴分别能达到的最大转角为±4.5°及±5°, 慢轴及快轴的谐振频率分别为348 Hz及660 Hz, 并得到在此谐振频率下的李萨如图形.将器件用于激光成像系统之中, 使得散斑对比度下降到4.2%, 激光成像质量得到很大提升.

研究了溴化镧晶体在高剂量率照射下的线性响应特性, 采用李萨如图形法测量得到溴化镧晶体对γ高剂量脉冲的线性响应上限。实验结果表明: 溴化镧晶体在能注量率小于2.0×1018 MeV/(cm2·s)时输出仍为线性, 当能注量率高于此值时, 晶体的响应出现非线性现象。

在激光扫描显示技术中，基于Lissajous图形的扫描显示具有扫描路径不规则的特点。为了使常见的逐行光栅扫描图像输入经过Lissajous扫描后正确输出显示，需要进行图像转换。按照一定的像素坐标和像素时序解算方法，计算出Lissajous扫描轨迹中当前显示像素与下一显示像素的坐标和时序关系，并参照解算出的扫描坐标和时序，提取原输入图像对应坐标处的像素进行输出，从而完成一幅图像的Lissajous扫描显示。利用Matlab对880*660@25 Hz分辨率图像进行仿真分析，得出了Lissajous扫描显示的图像像素坐标数据和时序数据，并统计出了两种数据的分布情况，仿真结果表明，该图像显示算法能准确有效地完成光栅扫描图像到Lissajous扫描的显示转换。

将 Lissajous 标定技术应用到相移干涉测量的相移算法 (PSA)中, 提出一种基于 Lissajous标定技术的随机相移误差校正算法。该算法不需要计算各帧干涉图之间的实际相移量, 直接用 Lissajous标定和椭圆拟合的方法计算相移算法的相位提取误差 (包括离焦、偏倚、相移量偏差 )然后进行校正。数值模拟结果表明: 该算法不需要迭代运算就能从大于 3帧的带有随机相移误差的干涉图中有效恢复出正确的相位信息, 运算时间少, 计算精度高并且适合于所有的相移算法。实验结果表明: 基于 Lissajous标定技术的随机相移误差校正算法与现有的迭代随机相移算法(AIA)精度相当, 但计算速度得到明显提升。

在激光扫描显示系统(LSDs)中,MOEMS对激光束的空间调制主要分为Lissajous与Linescan两种模式。为了深入分析各模式的扫描特点,比较各模式之间的优缺,针对每种模式提出了扫描显示分辨率和轨迹均匀性这两个指标进行对比研究。按照仿真分析得出的最小像元划分方法,相同分辨率下,Lissajous模式对MOEMS快轴频率的最低要求要比Linescan模式大约高57%。另外,利用Matlab对不同MOEMS模式进行同一图像的扫描仿真,仿真结果表明,Lissajous扫描轨迹呈现出上下边缘密、中心疏的不均匀特点,而Linescan扫描轨迹则呈现出喇叭状不均匀特点。

结合李萨如图像扫描和微机电系统(MEMS)二维谐振式扫描镜，提出一种新颖的投影显示方法。相比于传统的投影显示技术，该技术具有控制简单、能耗低、体积小及重量轻等优点。首先阐述了该投影显示技术中像素的定义与划分，然后从理论上分析了刷新率、分辨率和谐振频率之间的关系，以及选择谐振频率的约束条件，最后通过Matlab软件进行仿真验证，并使用研制出的扫描镜样件搭建了投影显示样机，成功投影出分辨率为260×180的图像，从而验证谐振频率选择约束的有效性以及该投影显示方法的可行性，为实际工程应用奠定基础。

研制了一种基于微光机电系统(MOEMS)技术的新型谐振式扫描镜，该扫描镜采用绝缘体上硅(SOI)加工工艺，静电梳齿驱动，利用工艺中残余应力的释放产生垂直梳齿偏差，作为启动电极。针对该器件的机电性能，设计并搭建了一套光学系统测试其性能。结果表明，该器件具有加工工艺简单、低成本、低电压和大的扫描角度等优点。此外，将所制造的两个扫描镜进行合理组合，搭建了利萨如图形的显示装置，显示图案与Matlab软件仿真结果基本一致。