在分析所测得的双向反射分布函数(BRDF)数据与Phong模型局限性的基础上, 提出了一种适用于描述菲涅耳反射特性的改进Phong模型。在经典Phong模型的基础上增加了两个参数, 分别用来调节不同材质菲涅耳反射的强弱与衰减速率。利用遗传算法对四种空间目标常用材质BRDF数据进行拟合, 对比和分析所提出的改进模型与经典Phong模型的拟合误差。结果表明, 对于具有明显菲涅耳反射现象的材质, 改进模型拟合精度比经典Phong模型高90%, 证实了该改进模型的有效性; 而对于菲涅耳反射现象不明显的材质, 改进模型拟合误差与经典Phong模型相当, 显示了该改进模型的稳健性。改进模型在保证Phong模型原有描述能力的基础上, 对菲涅耳反射现象有了更好的描述效果。

为了提高太阳辐射观测仪测量准确度, 针对余弦校正器自身漫射特性和菲涅耳反射引起的余弦误差, 研究了不同安装形式、不同结构下修正余弦误差的方法.结合太阳辐射特性和余弦误差的产生因素, 提出了余弦校正器外露、余弦器外露配合挡光环两种安装形式下的余弦误差修正方法, 以及余弦校正器、积分腔两种结构形式下的余弦误差修正方法.根据太阳辐射观测仪的使用要求, 利用 TracePro对不同安装方式下的余弦误差进行建模仿真, 利用高准直性太阳模拟器配合转台和转臂模拟不同方向的准直太阳光, 并实测余弦误差.实测结果表明, 余弦器外露配合挡光环形式下, 入射角小于±80°, 余弦误差可优于±6%.该修正方法可有效地减小太阳辐射光大入射角情况下的余弦误差, 提高太阳辐射观测准确度.

介绍了一种基于时分复用光纤传感技术的准分布折射率传感器。通过测量光纤端面的菲涅耳反射信号的强度，实现对待测溶液折射率的分布检测。在多个测量点之间采用不同长度的延迟光纤，利用不同传感位置处的菲涅耳反射信号回到测量端的时间差来实现距离可分辨的多点测量。实验结果表明该传感器的测量距离达16 km，测得折射率范围为1.3486~1.4525，对应的灵敏度范围为38.785~305.430 dB/RIU(RIU 为折射率单元)。

基于非成像光学中的边光原理和椭流线理论提出一种菲涅耳反射器设计方法。通过对光源的通量均分、椭流线虚实焦点的配对,以及光学仿真优化三个步骤实现对LED射灯二次均匀配光。该方法可避免引入色散,降低光学设计难度,并实现在目标面上光照度分布均匀的投射效果。模拟考察了距光源3 m远,直径为1.2 m的圆形平面上的实际效果,其中包括目标面上的照度分布和均匀性、安全性、机械加工公差等相关方面,仿真结果表明,设计是安全、可靠和可行的。

利用光线追迹的方法，考虑太阳形状、余弦损失、阴影及遮挡损失的影响，建立线性菲涅耳反射（LFR）聚光器的三维光学几何模型，给出其光斑能流密度分布的计算式，采用Matlab软件编程实现该算法。将计算结果与美国国家可再生能源实验室（NREL）开发的SolTrace软件仿真结果相对比，光斑能流密度分布曲线基本吻合，证明了该算法的正确性。为了获得更高的镜场聚光效率，对比了不同反射镜面型对LFR聚光器的影响。

基于相干后向瑞利散射原理搭建了一套分布式光纤传感系统, 并设计了一种优化的掺铒光纤放大器。以此为基础进行实验, 分析了消光比、传感距离和传感光纤前后端反射等几个关键因素对相干后向瑞利散射波形的影响。实验结果表明：适当地设计电光调制器偏置电压与掺铒光纤放大器, 可明显改善注入脉冲信号峰值功率和消光比；由于注入信号光消光比的限制, 短距离传感比长距离传感更容易获得优良的散射信号；消除传感光纤前后端的菲涅耳反射也能显著提升散射信号的质量与稳定性。

基于菲涅耳反射原理和光时域反射(OTDR)技术,提出了一种新型的、结构简单的准分布式光纤温度传感器。传感器由两个端面抛光的光纤对接构成,并在两端面间隙中填充温敏材料。传感器周围温度变化改变温敏材料的折射率,从而引起菲涅耳反射强度的变化。将三个传感头串联,利用OTDR探测各传感器菲涅耳反射的微弱变化实现温度传感和传感器定位。在-30～80 ℃范围内,随着温度升高,该系统各个传感头的菲涅耳反射强度单调增大,且温度传感特性具有良好的重复性,同时具有极低的附加损耗。

为分析非常偏振光在晶体表面的能量损耗,给出一种求解反射率和透射率的方法,即根据电磁场的边值关系以及晶体的双折射和双反射现象,求解晶体光轴在入射面内时,非常偏振光从各向同性介质入射到晶体和从晶体出射到各向同性介质两种情况的反射率和透射率的方法,并给出反射率和透射率的解析解,同时得到对于晶体光轴在入射面内的情况,光轴的取向对非常偏振光反射率的大小几乎没有影响,但对产生全反射的临界角θc影响较大的结论。实验上用LiNbO3晶体验证了非常偏振光从各向同性介质入射到晶体时的反射率公式。求解方法简单实用,所给的表达式具有一般性,可以直接使用。