为了提高光纤脉冲相干激光测风雷达性能, 采用数学建模的方法来分析光学天线特性。利用后向传播本振原理, 讨论光学天线口径对系统载噪比的影响, 以及光瞳截断比对天线效率的影响;提出光学接收耦合效率的定义, 研究不同大气折射率结构常数条件对耦合效率和测程的影响; 通过搭建实验平台, 测量不同距离门内的载噪比和频谱强度等参数, 验证了仿真结果。结果表明, 当远场探测距离在7km~10km范围内变化时, 天线最优口径为100mm, 光瞳截断比最优值为0.8;相较弱湍流情况, 强湍流会使同一系统测程下降近30%。此研究为光学天线的优化设计提供了理论依据。

为了适应当下网格化大气监测中低体积分数的SO2气体检测需要，针对紫外荧光法模块化应用的光路关键性问题，将物远心光学系统与双平凸组合光学系统相结合，应用于SO2检测模块的激发光路和采集光路上。采用多光学系统优势互补的方法，进行了理论分析和实验验证。通过模型的建立，分析了光路系统对反应室信噪比的影响，结合ZEMAX软件仿真、蒙特卡洛法公差评价分析与整个光学系统的间接实验验证，取得了该优化光路系统应用。结果表明，其仪器线性度的相关系数的平方能够达到0.9999。该光学系统具有较强的应用价值，能够为紫外荧光法模块化光路系统设计提供理论依据与实验数据支持。

为有效地预防、控制海上溢油事件对经济和海洋生态环境造成的严重影响, 针对不易被早期发现的小面积溢油, 结合表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)传感技术的实时性、灵敏度高、样品消耗少等特点, 提出了一种新颖的小型海上溢油监测系统。具体而言, 根据所采用的非扫描角度调制模式下的四层Kretschmann型棱镜耦合传感结构和原油样品折射率变化范围, 通过MATLAB仿真确定传感装置中各元件最优参数和相对固定位置, 得到理论检测灵敏度为6.094×10-5 RIU。依仿真结果搭建实验装置, 对蔗糖溶液和原油样品进行了实验分析。实验表明: 蔗糖溶液检测灵敏度与理论仿真灵敏度同数量级, 达到9.017×10-5 RIU, 证实实验装置有效, 原油检测结果符合SPR响应趋势, 验证了该系统方案的可行性。

基于微小卫星组网编队技术, 气象预报工作在时间和空间分辨率方面得到大幅提升.为了完成微小卫星大气微波探测仪射频部分的频率分离功能, 采用体积小、插损小的波导双工器来实现.采用等效电路法和模式匹配法优化参数, 设计了一款166/183 GHz双工器.考虑到实际加工情况, 仿真过程中具体分析了膜片陡直度和膜片厚度对双工器性能的影响.加工过程中, 通过对器件分割方式和加工缺陷的分析, 不断优化加工方案, 最终得到满意的加工样品.经测试, 166/183 GHz双工器的带内插损小于1.5 dB, 回波损耗大于15 dB, 带外抑制高于27 dB以上, 仿真结果与实测结果相吻合, 证明了双工器设计方法的可行性.

为实现对激光角度欺骗干扰效果的有效评估, 构建了激光角度欺骗干扰效果评估系统, 详细介绍了目标运动模拟分系统、激光制导导弹模拟分系统和干扰效果评估分系统的结构组成和功能, 并结合干扰效果评估方法, 设计了相关实验, 通过对实验测试数据的详细分析, 对干扰效果进行了评估。实验中, 当激光脉冲周期为50 000 ?滋s时, 设置干扰激光超前制导激光2、3、4、-3 ?滋s, 解算出落点偏差分别为154.14、167.03、174.93、0.52 m; 当激光脉冲周期为51 200 ?滋s时, 设置干扰激光超前制导激光2、-2、3 ?滋s, 解算出落点偏差分别为396.86、0.53、396.86 m。结果表明: 当干扰脉冲超前制导脉冲进入导引头波门模拟器时, 可成功实现对导引头模拟器的干扰, 受干扰后的导引头模拟器只跟踪干扰激光光斑, 而不是干扰激光和指示激光的能量中心。以落点偏差为评估指标, 对干扰效果进行了评估分析, 研究结果可为激光制导对抗评估提供技术支持。

根据物理气相传输法(PVT)AlN晶体生长特点及工艺要求，自主设计了AlN晶体生长炉及其配套热场。FEMAG 软件热场模拟结果表明，自主设计的晶体生长炉及其配套热场可以达到AlN晶体生长所需坩埚内部温度梯度要求。基于设计的PVT生长炉，开展了在2250℃生长温度、40h长晶时间条件下的自发形核生长实验。实验研究结果表明，在该工艺条件下，通过自发形核可生长得到典型长度为3~5mm、直径为2mm的高质量AlN单晶；AlN晶体的c-plane(0001)生长速率最快，易形成尖锥形晶体结构，不利于晶体的扩径；Raman表征图谱中AlN晶体的E2(high)半峰宽仅为5.65cm-1，表明AlN晶体质量非常高；SEM、EDS分析得出晶体内部质量较为均匀，c-plane和m-plane腐蚀形貌特征明显。

针对基于Sagnac和Mach-Zehnder混合干涉仪的分布式光纤管道泄漏检测定位系统进行了泄漏实验,采用在1 km~9 km之间的20组泄漏点样本,依据支持向量机建立样本数据的回归模型,对支持向量机的相关调整参数进行了优化,对系统的灵敏度进行了分析.实验结果表明,经SVM回归分析可得,处理后样本比实验所得泄漏点位置更接近实际泄漏点位置,传统定位方法得到的泄漏点位置平均绝对误差为118.85 m,经过回归分析后样本的平均绝对误差为92.01 m,定位精确度达99.85%,定位精度提高;当泄漏点距法拉第旋转镜的距离越远,检测系统的灵敏度越小,当泄漏点位置超过10 km时,系统的灵敏度低于0.5 Hz/m.

介绍了一种基于马赫-曾德尔(M-Z)和萨格纳克(Sagnac)混合干涉仪原理的分布式光纤泄漏检测系统，阐述了系统的工作原理及对泄漏点的定位方法。分别在空气和水下环境中进行实验，并分别在泄漏点距离法拉第旋转镜4025、7043、9050 m 处进行实验，检测不同环境以及不同泄漏点位置对检测系统的影响。在泄漏点距离法拉第旋转镜为7043 m 处重复做了20 次实验，测试检测系统的精确度。实验结果表明：在水下环境中实验所得的干涉信号频谱强度较大，频带较宽；泄漏点距法拉第旋转镜越远，实验结果所得的绝对误差越大；系统能够检测出管道内气体压力为0.5 MPa，泄漏孔径为2.5 mm 的微小泄漏信号并对泄漏点定位，平均相对定位误差为1.44%。

椭偏仪是薄膜测量的重要工具。从模拟和实验两方面，描述一种新颖的单波长椭偏仪的校准方法。该方法的基本思路是：如果被测样品的相关信息(折射率n,吸收系数k,厚度d)已知，则可以通过测量光强变化的傅里叶系数，采用最小二乘法原理反演出此时椭偏系统的信息（即校准参数，包括起偏器方位角P，检偏器方位角A，波片起始旋转角Cs，波片位相延迟δ，系统入射角θ0）。利用校准得到的系统参数和测量未知样品得到的光强傅里叶系数，求得未知样品的厚度。该方法具有操作简单、节约成本等优点。分别针对2~6个样品尝试了校准，对该校准方法做了模拟分析。将该方法用于实际测量，考证校准后的测量效果，并做了误差分析,最大误差为0.26 nm。

采用逆达曼光栅将二维锁相相干的激光阵列进行相干合束并进行孔径装填是获得远场单一主瓣大功率高光束质量激光输出的一种有效技术方案，将其应用于大尺寸5×5固体激光相干阵列相干合束中，并进行了固体激光阵列合束孔径装填的理论分析和原理性验证实验，测量了系统的实际合束效率，同时进行了后焦面逆达曼光栅的加工和放置误差对合束效率影响的详细分析。实验结果表明，逆达曼光栅用于固体激光阵列相干合束是一种有效的技术方案，且可以通过调节光栅周期和傅里叶透镜焦距来适应系统对激光阵列占空比的要求。这对于开发基于逆达曼光栅相干合束的高功率高光质量的全固态激光系统具有重要的意义。