介绍了一种卡塞格林红外光学系统的装调方法。利用中心偏测量仪完成主次镜的装调，利用定心车的工艺完成红外目镜组的定心车削，然后在中心偏测量仪上完成主次镜和目镜组的组合装调。由于该系统采用的是线列探测器，因此采用一个外置摆镜，使摆镜以固定频率摆动，使目标源在探测器上形成了一幅完整的图像，从而可以很方便的完成探测器的装调。采用本方法，完成了一台该光学系统的装调，并测量了光学系统的等效噪声温差和最小可分辨温差，均达到了技术指标要求。

高压变电站中用于电力系统电流测量的全光纤电流传感器由于具有传统电流互感器无法比拟的优点，具有广阔的应用前景。Sagnac 环形电流互感器是在干涉式光纤陀螺结构上发展起来的一种互感器结构。由于基于Sagnac 干涉仪技术的光纤陀螺的实用化，用此技术来实现 Sagnac 环形电流互感器的实用化成为电流互感器的热点。本文首先介绍了Sagnac 环形电流互感器的基本原理和结构，通过建立电流互感器的光学矩阵模型推出了电流互感器的基本公式，然后综述了其发展过程，研究成果以及存在的主要问题，重点讨论了温度漂移和温度稳定性。

针对伪装网遮蔽作为对抗侦察与监视的常见手段，而多波段多极化SAR 图像具有提供被遮蔽目标互补性的不同特性信息的特点；本文提出基于改进Neyman-Pearson 准则的决策级融合算法，实现对伪装网遮蔽目标的检测。该方法根据理论定性分析与实测数据定量分析，探讨了波段、极化方式对伪装网遮蔽目标探测的影响，并比较了像素级与决策级融合检测的性能差异；采用目标检测概率、有效检测比作为性能指标，以选择最有效的单波段或单极化的通道数据作为融合波源，并在融合过程中使用尺度滤波器，以降低单通道数据的冗余信息。根据有效检测比这一融合检测算法性能评估指标，在实测数据上对提出的融合算法与对照算法进行性能比较。实验结果表明，所提出的伪装网遮蔽目标融合检测算法达到了较好的虚警率-检测率综合性能。

针对传统各向异性扩散滤波算法难以在噪声环境下有效估计边界像素，本文提出了一种热传导系数构造方法。该方法结合了各向异性扩散和各向同性扩散的优点，将每次迭代运算分解为两步：第一步采用各向同性扩散降低图像噪声，并完成热传导系数的计算；第二步运用各向异性扩散，实现真正的图像滤波。试验证明该方法能够在大尺度加性和乘性混合噪声环境下，很好的抑制噪声并保持边缘。与传统扩散滤波器对比，本文提出的方法有效提高了在各向异性扩散滤波过程中对边界像素的估计。

平台振动导致光学系统在曝光时间内与景物产生相对运动，严重影响了成像质量，而图像的退化模式可能并不单一。针对目前难于仿真高阶多模的复杂振动引起的图像退化问题，提出了基于像移矩阵的微分动态像移路径图像退化法，全面考虑了振动的空域和频域特性对图像退化的综合作用。从而在实际应用中只要已知振动函数，便可以通过一幅清晰的图像仿真得到振动引起的退化图像。并通过图像频谱的理论特征和实际仿真图像的测量特征的对比验证了仿真的可靠性。该仿真算法能够精确、灵活地控制退化的参数，可望在对退化图像的复原问题中提供极大的便利。

实验研究了纯As2S8 以及掺杂As2S8 非晶态薄膜波导光阻断效应的回复过程。分析了各样品内部的化学键结构，利用轨道杂化理论和电子能带理论，提出了光阻断效应回复过程的动力学方程，通过数值分析与实验结果的对比，得出该模型能够很好地解释光阻断效应的回复机理，揭示了实验的本质。

光谱共焦位移传感器具有精度高、适应性强等特点，传感器的关键部件是产生轴向色散的物镜。本文对传感器的工作原理进行了分析，推导了计算物镜光学参数的公式，并依据此公式计算结果设计物镜，得到了满足设计指标的物镜，且与理论计算相符。传感器的工作波长范围是500~700 nm，设计的色散物镜利用高色散玻璃和双胶合透镜达到了1 mm 的量程，配以合适的光谱仪，传感器分辨率优于1 μm。物镜使用齐明透镜和双胶合透镜减小球差，使得各波长的最大球差约为0.6 μm，满足物镜精度要求。

针对高速图像处理的需求，本文设计实现了一种混合结构的CPCIE 交换板。根据高速串行通信的电气特性及CPCIE 系统规范要求，将PCIE 链路信号和高速串行图像信号合成一组，按照CPCIE 交换板信号的拓扑关系，传到各个下游槽位。在标准的CPCIE 机箱中，本系统单板实现了PCI Express 系统扩展功能和高速光纤图像的动态交换，在保证高速系统带宽可用的情况下，提供了串行光纤图像的灵活接入。与以往的系统相比较，该系统外部接线少，系统带宽高，兼容性好。该板已投入工程使用。

介绍EMCCD 的增益原理，分析了EMCCD 各种噪声的产生机理及相应的抑制方法，并推导出总信比噪模型，从该信噪比模型得出EMCCD 相机的电子倍增过程大大削弱了读出噪声对探测灵敏度的影响；同时为保护电子倍增结构，在满足应用要求的前提下应尽量降低倍增增益；最后通过计算不同工作模式下CCD60 的暗电流噪声和CIC 噪声总和并以此为判断依据，得出CCD60 应工作在反转模式才能得到最小的总噪声，对指导EMCCD硬件设计和应用具有重要意义。

针对天文光谱观测系统使用的传光光纤在布放和观测过程中因弯曲和入射中心未对准光纤中心而导致的焦比退化效应，采用光学追迹方法进行了分析计算。根据我国大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)工程中实际使用的光纤光缆的参数，分析并计算了所用传光光纤的使用条件，为工程应用提供参考。根据分析计算的结果，在LAMOST 工程中光纤对准误差设计值为不大于32 μm 的条件下，LAMOST 工程中光纤光缆施工安装及观测使用过程中最小弯曲半径应限制在不小于300 mm。

在二维矩形阵列结构硅光子晶体中去除相间三排硅柱的两排平行硅柱形成平行线波导对。利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真以及数值分析研究平行线波导对之间的耦合特性，发现改变硅柱半径和背景折射率可以明显改变波导的耦合周期长度。基于此结构，提出了一种新的液体折射率检测方法，以间隔三排硅柱的平行波导对为基本结构，设计了一款液体折射率探测器。该方法与其他的液体折射率检测方法相比，具有结构紧凑、测量速度快等优势，可实现折射率的快速精确检测和仪器的小型化设计。

报道了一种基于周期性极化晶体PPMgLN、连续波、线性外腔结构、宽带可调谐单谐振光学参量振荡器。泵浦源采用LDA 端面泵浦的Nd:YVO4 连续波1.064 μm 激光器，并通过优化泵浦光与信号光的模式匹配，获得了低阈值、高效率的中红外激光输出。光参量振荡阈值仅为1.09 W，是目前采用外腔结构所报道的最低值。在泵浦功率4.55 W 时，可以获得最大功率为346.8 mW、波长为3.202 μm激光输出，中红外光的光光转化效率达到了7.6%。并通过改变PPMgLN 晶体的极化周期，可以实现中红外2.98～4.19 μm 宽带可调谐激光输出。此中红外激光器结构简单紧凑，可以室温运行。

相比现有中大口径弹药所配的激光近炸引信，小口径激光近炸引信受体积小的限制，系统功耗也须控制在更小范围，面临更严重的干扰问题。分析了影响系统稳定工作和定距性能的各种干扰源，包括发射模块辐射干扰、电源抖动干扰和假目标干扰，从而在电路设计、PCB 制板、光学系统设计及程序设计等方面采取了一系列抗干扰技术措施。以小口径榴弹为依托研制了原型样机，并成功进行了靶试。测试和实验表明，系统功耗低，工作电流小于90 mA，对垂直灰铁目标板作用距离大于5 m。静态推靶实验和高过载条件下的靶试结果表明，该样机能够有效抵御弹道中各种干扰并可靠作用。

1.06 μm 激光通常依赖经验数据或典型气溶胶模式计算大气消光系数，无法将理论计算与实际的气溶胶情况相结合，其精度无法满足激光**的要求。本文通过在绥中地区多种天气下进行的1.06 μm 激光大气衰减实验，验证了依据气溶胶大气模型数据计算得到的消光系数与真实数据存在较大误差，即典型气溶胶模式与绥中地区实际气溶胶情况不一致。根据实验数据分析了绥中地区气溶胶粒子数密度与能见度之间的函数关系，为激光大气传输特性的工程计算提供了一种简洁、精确计算的方法。

为了探究PPLN 外部谐振倍频腔的输出模式，从菲涅尔-基尔霍夫衍射积分公式出发，采用快速傅里叶变换法(FFT)和Fox-Li 迭代法数值模拟高斯反射率圆形平凹倍频腔输出基模的场强分布、相位分布和光束质量M2 因子，同时与圆形双凹倍频腔做了比较。计算结果表明，两类倍频谐振腔输出基模均为高斯分布，腔长变化对两类倍频腔输出光束质量的影响较小。平凹倍频腔输出光束质量M2=1.296，远场发散角θ=58.084 μrad；而双凹倍频腔输出光束质量M2=6.930，θ= 310.56 μrad。平凹倍频腔输出光束质量明显优于双凹倍频腔。

采用1.06 μm 的连续激光对可见光CCD 成像系统进行干扰实验，依次观察到了饱和串扰、串扰亮线加粗、全屏饱和与全屏布满黑白雪花点的实验现象。利用有限元分析的方法对实验中的探测器升温情况进行模拟计算。并通过数值分析，发现随着温度的升高，暗电流不断增大，当温度超过350 K 时，增大的速度显著上升；像元的饱和阈值相应地减小，当温度达到350 K 时，其数值就已经减为零。根据模拟升温的大小，结合温度升高时探测器暗电流、像元饱和阈值的变化，对实验现象进行了合理的解释。结果表明：除了考虑光电转换产生的光电子以外，由于激光辐照导致探测器表面升温，进而引起暗电流增大和像元饱和阈值减小，是CCD 产生饱和效应的重要影响因素。

针对多腔窄带薄膜滤光片在倾斜入射时会产生严重的偏振相关损耗问题，研制了一种基于双折射晶体偏振分束器、信道间隔为100 GHz 的角度可调薄膜滤波器。该方法可简化倾斜入射时多腔窄带薄膜滤光片消偏振膜系结构，通过对入射光信号偏振态的控制，仅使用常规窄带滤光片就能实现角度调谐其中心透射波长。该可调谐滤波器件具有结构简单、成本低和偏振相关损耗小的特点，实验测试证明其可调谐波长范围可覆盖整个C 波段。

基于光电传感技术和平行光扫描检测原理，设计了一种透射式激光扫描直径检测系统。该系统利用平行平晶构成透射式激光扫描发射器，在不包含扫描物镜的条件下就能产生高度平行的扫描光束。以FPGA 为核心的测控平台包含前端数据处理模块和通讯模块；根据外围计时电路测得的时间参数求出入射光在平晶表面的入射角度，从而得到透射光相对入射光的偏移距离，再经过简单的代数运算得到被测工件的直径。详细论述了系统的检测原理和相关特性，搭建了试验平台，分析和试验结果表明该方法对扫描转台的装配精度要求不高，容易将测量误差限制在±0.008 mm 以内。

本文构建了基于CMOS图像传感器的高精度定位系统，并且研究光源、被测目标、测量系统与亚像元定位算法等因素对定位精度的影响。研究结果表明：光源与测量环境的稳定性是高精度测量的必要前提与关键因素；带阈值的质心算法对系统白噪声抑制能力基本相同，但对具有一定规律缓慢变化的干扰信号抗干扰能力不同，且带活动阈值的质心算法抗干扰能力最强；根据被测目标与实际误差分布规律选择合适的算法处理，是工程应用中实现高精度亚像元定位的有效保证。

随着对光纤通信容量需求的不断增长，DWDM 系统和L 波段光器件成为当今研究的热点，多波长光源作为重要的有源器件倍受青睐。本文研究了基于Mach-Zehnder 结构的电光强度调制器的理论模型，利用公式仿真得到在一定微波功率调制下强度调制器输出的扩频光谱。实验研究了M-Z 结构的集成电光波导强度调制器光波长1550 nm 处10 GHz、15 GHz、20 GHz 扩频的实现，对理论分析所得的输出光谱与实际系统的输出光谱进行比较，发现谱线情况较一致。在调制频率10 GHz，调制深度C=1.39，V=2.98 V 时，输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带，尤其是一阶边波带与中心波长峰值功率几乎相等，可实现三路光源等功率输出。

本文分析了基于结构光投影的不连续物体测量中CCD 采样引入的相位误差，并提出了鉴别错误相位点的方法。在物体表面不连续处，由于CCD 采样的影响相位测量将出现较大的误差。本文从相位、高度和等效波长的关系出发，将相位看作矢量辐角，发现在物体表面不连续区域处CCD 的采样使得相位测量值与等效波长呈非线性关系，从而降低了测量精度，甚至出现错误测量结果。本文引入时间相位展开(TPU)用来鉴别这些错误相位。文中给出了理论分析和实验，结果证明分析的正确性和鉴别方法的可行性，可以为减小CCD 采样导致的局部误差提供分析依据。

为了精确定位白光干涉条纹的零光程差位置，采用空间频域算法通过傅里叶变换提取白光干涉信号中心波长的相位信息并结合包络中心算法去除相位模糊从而实现零光程定位。实例测量了具有相位突变的计算全息元件的表面轮廓，其平均刻蚀深度为1.63 μm。测量表面形貌连续分布的微透镜阵列，0.32 mm×0.32 mm 视场内表面PV 为370.99 nm，RMS 为62.4 nm。空间频域算法能够有效定位白光干涉零光程差位置，适合于测量微观表面轮廓分布。

针对一般的连通区域检测算法速度较慢、需多次扫描等问题，本文结合队列的先进先出思想，提出基于广度优先搜索(BFS)的连通区域检测算法。该算法是一种非递归的算法，只需要一次扫描即可记录各个连通区域的点，能有效地降低存储空间和运行时间。本文提出基于特定扫描模板处理像素点，避免重复扫描，利用多核并行处理加速算法，实现了真正的并行运算。利用连通区域自左上至右下有序排列的特性，提出一种逆向合并法，简化了区域合并的复杂度。实验结果表明检测速度有了很大提高。

在高速列车运行过程中，车轮作为最主要的承载部件，极易出现踏面擦伤等缺陷测。本文介绍了安装在钢轨上的多通道在线式加速度传感器检测系统，该方法以Cyclone 系列FPGA 为核心控制模块，完成与后端DSP 数字信号处理器间的通信，实现车轮踏面损伤的测量，并对现场采集到的数据进行处理分析。实验结果证明，本系统能够实现对多通道车轮踏面振荡数据实时采集、转换控制和数字信号处理，有效保障了列车的安全运行。

针对低对比度X 光手提行李图像在机场安检中容易产生高虚警或高漏警的问题，提出了一种两级X 光图像增强方法。首先，应用离散小波变换和独立分量分析方法对低能和高能X 光图像去噪并融合，实现一级增强。然后，利用本文提出的自适应正弦灰度变换实现二级增强。实验结果表明，本文方法能够有效地改善图像质量，优于文中给出的其它增强方法，更有利于机场安检人员快速准确地检查行李物品。