单模激光 Lorenz系统是一个典型的非线性模型，其本身能够呈现极其复杂和丰富的动力学行为，对其特性研究十分重要。在简介单模激光 Lorenz系统模型，其中包括模型的建立、动力学方程以及相应的系统特性等相关内容的基础上，编制 MATLAB程序，利用计算机仿真模拟不同参量下单模激光 Lorenz系统的相图。并结合仿真模拟的图像，对单模激光系统在不同参量下的动力学行为进行简单的分析与讨论。结果表明，当系统参数大于分支点处的取值时，系统变为不稳定的，从而进入混沌状态。

从傅里叶变换光学的相关理论出发，提出了一种适合提高平行发射方式下的相干合成效率的方法。并依据激光光学的知识，通过数值模拟计算该方法对激光相干合成效率的影响。以平行发射系统和透镜系统作参考，发现对各光束赋初始相位的方法可以提高平行发射系统的合成效率，并且其极限值为对应透镜系统的合成效率。不同的赋初始相位值对合成效率的影响结果各不相同，通过对比，找到了最好的赋初始相位值方案。

提出一种超窄线宽双向反馈的多波长布里渊光纤激光器。一个 2×2的 3 dB耦合器连接 10 km的普通的单模光纤(SMF)作摘为布里渊增益环，分布反馈式半导体激光器作为布里渊抽运源，两个光环行器实现多波长激光的输出和反馈，没有加入掺铒光纤线性增益结构。当布里渊功率为 80 mW时，在 10 km单模光纤中产生受激布里渊散射效应，而获得反向传输的多阶斯托克斯光。不包括抽运光，共观察到 12个波长的斯托克斯光输出，波长间隔为 0.088 nm，输出激光线宽达 300 kHz。

为辅助小型机器人的双目视觉系统，对中距离目标进行识别与定位，设计了一种安装在机械臂等狭窄空间内的小孔径镜头。在镜头光阑与第一个镜片之间加入反射镜将光路进行 90 °转折后可以使镜头的主光路与开孔表面平行以便于镜头的固定与安装。这种转折式小孔镜头的焦距长 12 mm，最终设计结果的光学性能分析表明，其 MTF在 110 lp/mm的空间频率处满足要求，是一款能够与 720 p高清芯片相匹配的高分辨率小孔镜头。

大视场、轻量化、小型化成像系统是目前各类光电探测设备的发展方向，提出了一种采用 4路小口径红外镜头拼接实现全景成像的红外夜视仪设计方案，给出了该全景头盔式红外夜视仪的实现原理。系统由红外物镜系统、图像拼接处理器、 OLED微显示器、红外目镜系统组成，确定了全景头盔式红外夜视仪的设计参数，并给出了一个视场可达 150°的超大视场红外夜视仪成像系统设计实例。

立体显示技术从观看者是否佩戴设备进行观看可以分为头戴式和裸眼式两种类型。其中头戴式又可以分为偏振眼镜、互补色眼镜、快门眼镜、头盔等技术；裸眼式可以分为光栅式、全息式、集成成像和体显示。分类介绍头戴式和裸眼式立体显示技术的原理、结构、各自的优缺点以及最新研究进展，分析了当前立体显示技术的现状，展望了立体显示的未来。

根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系，分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式，并对三种常用的雾衰减经验模型进行 Matlab数值仿真，得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系。最后，针对三种半经验模型所存在的缺陷，通过 Mie散射理论提出了一种包含测量距离、接收器视场角等信息的新的经验公式。

介绍了光谱成像技术的特点和功能，列举了其在物质鉴定领域的应用。简要论述了文件检验的概念及原理，在此基础上，阐述了文件检验的两种主要方法。给出了文件检验实例，介绍了文件检验所用的仪器及整个流程并得出了结论。最后，对光谱成像技术的未来发展及其在文件检验中的应用进行了总结。

红外发光二极管及光敏器件的组合设计是一种超低成本液体检测的方案，针对该方案极易受环境光和装置扰动等因素的影响而导致噪声将有用信号淹没的状况，提出了一种毫秒级分时检测净环境光及在红外发射管补偿条件下的混合环境光强的机制，取分时检测数值的二次差分作为液体有无的判断依据。通过实验进行了批量数据采集和建模，并进行了分阶算法设计。结果表明，该方法获得了复杂多变环境中检测结果的一致性，已在静脉输液监护等实际产品中获得应用。

利用数字图像处理技术，通过轨道板图像自动分割、边缘提取、轨道板固有结构边缘去除、真伪裂纹区分等步骤，设计了轨道板裂纹缺陷自动检测识别算法。通过对实际采集的轨道板图像的处理，证明该方法能够准确提取和标记缺陷区域。在实验的 1 000幅图像中，人工检出裂纹图像 6幅，自动识别裂纹图像 6幅，准确率达到 100 %，算法运行速度经测试能够满足实时检测的需求。

对铯灯的工作原理及驱动过程进行基本介绍。在简单描述了驱动电路的特点、组成和工作原理之后，对驱动电路的主回路、触发电路工作原理进行详细的分析。实验结果表明，该驱动电路可完全满足设计的要求，进一步验证了电路设计的合理性。

雪崩光电二极管( APD)具备微弱光信号探测性能，其相关处理电路的设计直接关乎 APD探测能力的大小。分析了 APD光电探测器工作原理、自身特性及外界影响因素，研究了 APD工作电路的组成与最佳工作电路的设计问题。后期信号处理阶段，设计了 APD信号放大处理电路，满足了低噪声、带宽匹配 ,微弱信号放大的要求。在 APD微弱光信号探测领域具有一定的意义。

针对激光光幕法测试弹丸坐标时需要采集多路光电信号的问题，提出了以 FPGA为采集及控制芯片，以 FLASH为存储芯片的多路光电信号采集与存储系统的设计。通过将采集到的光电信号缓存在 FPGA内建 FIFO中，然后对该信号进行处理并存储在 FLASH中，使用 USB接口与上位机进行通信传输。仿真结果表明，该系统可成功将 64路光电信号采集并存储，结构灵活、操作简单，数据准确且存储量大。

介绍了 IRFPA(infrared focal plane arrays)探测器驱动电路的系统组成及工作原理，设计采用单片 FPGA芯片实现探测器控制及红外图像的预处理，减小了整个系统的设计尺寸，提高了设计的集成度。详细介绍了核心器件 FPGA的算法实现，给出了关键模块的设计方法、流程。通过应用于 640×512红外焦平面阵列探测器，验证了方法的可性能，成像效果清晰、对比度高，满足后期图像处理的要求。

设计并实现了数控变速调焦控制电路，该电路基于双极性三极管(PNP型和 NPN型)使之工作在射极输出器状态，对电机进行驱动。 FPGA接收上位机的控制信息，对电机转动进行高精度控制； DA数模转换器产生可，调模拟电压，调节电机的转速；模拟减法器产生 PNP型和 NPN型三极管的基极控制电压，保证电机正反转转速一致。仿真和实验表明，该电路工作稳定，结构简单，无需继电器，减小了体积，提高了稳定性，有利于产品的小型化，可广泛用于电动镜头内电机手动调焦和自动聚焦等场合，提高了调焦精度。

介绍了电子方舱系统的总体布局方案，对方舱热源进行分析，提出了传热问题 ,并给出了解决方案。借助 Icepak软件，对方舱系统舱内热环境建模，仿真分析方舱总体布局设计方式下，舱内热环境能否满足电子设备通风冷却要求，同时兼顾操作人员的热舒适性。仿真计算表明，以 Icepak软件为工具开展的系统热仿真工作，对结构总体设计能够发挥较好的理论支撑与指导作用。

介绍了基于四象限探测器的激光跟踪仪目标脱靶量测量系统。根据四象限探测器的工作原理和跟踪激光的光斑特性，分析得出目标脱靶量与四象限探测器输出电流信号的关系为非线性。针对非线性关系不易快速解算的难题，文中采用了分段线性插值算法。使用高精度位移平台对测量系统进行标定并开展了测量实验。结果表明，该系统测量速度快，每秒测量次数可达 600次以上；测量精度高，在±500 μm量程范围内测量精度可达 5 μm。该系统可以广泛应用于需要微小位移测量的相关领域。

针对台灯照明的高均匀性要求，设计一个自由曲面透镜对 LED光源进行二次光学配光。根据非成像光学理论，在已知入射光强分布与所需配光效果的前提下，建立关于透镜自由曲面面型的偏微分方程，并采用相应的数值解法，得到自由曲面面型数据。通过在建模软件 Rhinoceros中建立光学透镜的模型，并在 Tracepro中进行光学仿真，得出仿真结果，验证此设计方法的可行性。

基于光伏电池输出特性及 MPPT控制原理的分析，研究了基于 Boost电路的光伏发电 MPPT控制系统的模型，并分析了该模型中各子模块的工作原理，并应用 Simulink软件搭建了整个系统的仿真模型。以光伏阵列 STP0950S-36为例，仿真验证了所研究的 MPPT控制系统能很好地实现最大功率跟踪，并能快速响应外界环境的变化，有效提高光伏发电的效率。

针对不同环境条件下海水中的气泡幕对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题，基于矢量 Monte Carlo方法对整个模型进行仿真。在仿真过程中，充分考虑光子在气泡幕中的运动过程，对比分析了圆偏振光入射不同气泡半径、不同气泡密度和不同气泡幕宽度以及线偏光不同角度入射下，回波信号在强度和偏振度特性上的差异性；同时验证了激光海水气泡幕偏振探测法用于激光通信探测领域的可行性。