介绍了长波长光源的发展以及其在非线性光学以及强场物理方面的应用。长波长光源的产生以各种方式推动了强场和阿秒物理学的发展：在隧穿机制下光电离的研究，用于X射线成像的飞秒量级KeV辐射源的产生。考虑到这些前景，如何产生高能量、长波长以及周期量级的光源是一件非常有挑战性的工作。在过去几年，一直致力于产生和发展波长在2~3 μm、载波相位稳定，周期量级的强光源，其重复频率从几千赫兹到百千赫兹。重点介绍这些光源的发展，以及脉冲相关测量的方法。此外，以某一种光源作为例子来介绍其在多倍频超连续谱的产生，分子的电离动力学以及阿秒光源生产等方面的应用。

基于轴对称折叠组合腔CO2激光器和多通道板条型CO2激光器的特点,提出了轴对称折叠组合多通道板条型CO2激光器模型。通过对模型建立、参数设定、腔特性分析、数值模拟等方面的研究，得到输出光强的近场分布规律。通过分析可知其具有共面输出、多光束并和、光束分布高度对称、近场光能强并分布集中等特点。对CO2激光器的研究有一定的参考价值。

为了研究高功率激光传输过程中不透明颗粒引起的光束调制,通过分析这些不透明颗粒的形状和分布特点,建立了位置呈随机分布的高斯状散射点模型,从光束的衍射理论和干涉叠加理论出发,得到该模型下散射点对传输光束质量影响的解析式。数值分析了高斯状散射点的大小、密度、散射面积比及其传输距离对输出光束的近场分布、位相分布和光束透过率的影响,结果显示亚毫米量级散射点的衍射效应引起最大调制可达1.4,光学元件散射面积比小于0.003时才能满足元件透过率大于99.5%的需求。该结果可用于评价高功率激光装置光学元件的加工状况,并对光学元件加工要求和激光装置的洁净度要求有指导意义。

针对激光大气后向散射信号对激光导引头制导性能的影响,分析了激光大气后向散射的形成,利用MATLAB语言对1.06 μm激光大气后向散射信号强度进行了仿真计算,同时设计开发了一套模拟计算软件,并通过试验验证了软件计算激光大气后向散射信号强度的准确性。

现有的矢量辐射输运(VRT)理论无法分析有限孔径条件下水下无线光通信信道特征,因此VRT误码率计算结果并不能很好地与实际系统相符。在分析水下光OOK信号激光传输模型的基础上,根据水下有限孔径光信道的特征,对三类海水中可见光水下通信系统的误码率进行了仿真和评估。仿真结果表明,水下光OOK系统可靠视频传输距离上限分别为远洋108 m,近海65 m和海湾11 m,该结果为水下实时高码率激光通信系统设计提供了参考。

光纤陀螺小型化是光纤陀螺发展的一个重要方向,提出了一种基于时分复用技术的三轴光纤陀螺光路结构,通过复用一个光源和一个探测器大大减少了器件数量,有效地降低了成本,减小了体积。针对三轴光纤陀螺单信道多信号传感理论进行分析,给出了一种有效的信号提取方案,最后对光路串扰噪声进行了研究,提出一种噪声抑制技术并进行了实验验证。测试结果表明,噪声抑制技术效果良好,陀螺精度满足工程应用要求。

对光学系统MTF测试中采样窗口对其测量影响进行了研究。在对标准镜头MTF测试时,采用离散傅里叶变换计算,线扩散函数扫描方向长度为所选针孔像线扩散函数半高宽的5倍左右时,MTF测试结果与设计值差异极值为0.011;采用快速傅里叶变换计算,线扩散函数扫描方向长度为所选针孔像线扩散函数半高宽的5倍左右时,同时采样点数要满足2N,测试结果与设计值差异极值为0.010。为了证明此结论的普适性,按所提的采样窗口选取原则,对大像差镜头轴上和轴外的MTF进行了试验,并将测试结果与OPTIKOS的测试结果进行对比,最大极差为0.013。试验结果表明,此结论能够为光学系统MTF测试时采样窗口选择提供依据。

通过半导体激光照射采样气体,利用光电检测电路检测前向散射光强,并通过滤波电路、真值转换电路以及后置放大电路,最终将信号进行采样送入微处理器中处理。通过对信号处理电路的各个模块进行动态特性分析,从而找出对系统影响最大的模块部分并提出改进。结果表明,光电检测电路的动态特性对系统的影响最为显著,通过适当减小负载电阻,可有效改善电路的线性动态范围。

利用发烟源结合外场运动目标,构建典型条件下的外场烟幕测量试验,通过多光谱成像传感器采集数据,验证和修正该类型烟幕的消光模型。并且通过采用典型跟踪算法的专用成像跟踪器,测量各种烟幕施放条件下干扰目标得到的跟踪误差。试验数据经过分析及与烟幕经典理论计算方法对比,得到了其干扰效能规律,为该类烟幕的使用和对成像传感器干扰效果提供了可靠的依据。

为了解决神光系列装置所需长焦透镜焦距的检测问题,在现有斐索干涉仪的基础上,对常规组合透镜方法进行了拓展,提出了双探头光栅尺法。对两种方法的工作原理及检测方法进行了分析,同时计算分析了测量数据误差对测量结果的影响,得出测量数据测量误差的上限要求。这两种方法具有测量精度高、重复性好、测量过程简单的优点,对于各类透镜焦距的检测具有重要的实用价值。

提出了一种光载毫米波产生新方案,采用双平行马赫曾德调制器(DPMZM),基于线性的光相干技术,产生四倍频的毫米波信号。该技术不需要复杂的电信号处理,以及射频信号的锁相技术,便可产生稳定的毫米波信号。该方法产生的毫米波信号具有频率稳定、抖动小、信噪比高等优点,可以广泛应用于光电器件测试与校准。

激光箔条云对激光有很高的散射率,光电对抗中越来越多地采用激光箔条云作为激光无源假目标实施无源干扰,或作为激光漫反射体与激光有源干扰设备配合使用,实施激光角度欺骗干扰。基于箔条云对激光的散射原理,分析了两种干扰方式的原理,设计了激光箔条云对激光导引头的有源角度欺骗干扰实验方法,给出了所需测试设备及布站要求。结果表明,干扰效果理想。该干扰方法具有灵活、机动、快速等特点,可作为一种激光有源角度欺骗干扰的新手段。

研究了一种瞄准镜用飞行模拟器投射镜头的设计，并给出了模拟器投射镜头的设计实例。模拟器由显示系统、屏幕、投射系统、反射镜组成，模拟图像信号送入模拟器的显示系统，显示系统将视景仿真模拟图像信号投射到屏幕上，屏幕位于投射系统的焦平面上，瞄准镜对由模拟器进入的光线成像实现成像模拟。投射系统由周边系统、中心系统共9路光学镜头组成，投射系统周边系统、中心系统对应于瞄准镜的中心系统与周边系统，中心系统与周边系统的物面位置重合即共物面；中心系统采用摄远物镜镜形式缩短了镜头长度结构更加紧凑。周边系统焦距为f=26302 mm，视场角为2ω=17°，全视场畸边＜0.4％，在屏幕的Nyquist频率处全视场的MTF＞0.9，系统长度330 mm；中心系统焦距为f=295.00 mm，视场角为2ω=17°，全视场畸变＜0.37％，在屏幕的Nyquist频率处全视场的MTF＞0.9，系统长度283.2 mm。投射系统采用全口径出光,同时系统通光口径略大于敏感器的通光口径,降低了系统装配的精度。

扫描电化学显微镜是一种扫描探针技术,利用微电极检测发生在固/液、液/液或者气/液界面反应物或者反应产物的连续变化。这里将对该技术原理进行详细说明。过去我们工作主要都集中在固定化酶的活性成像。最近研究的领域开始拓展到与能源转变相关材料上,如染料敏化太阳能电池和(生物)燃料电池的氧气催化还原。起初的尝试已经扩展到如何扩宽研究材料的范围和成像模式的应用范围。扫描电化学显微镜的反馈和产生-收集模式已被用于研究染料敏化太阳能电池半导体/电解质界面的光激发染料阳离子再生过程。现在开始关注更多的与太阳能的再生,燃料电池或染料敏化太阳能电池相关的复杂反应,这些复杂的反应包括外部质量传输过程、内部质量和电荷传输过程、多孔物质反应中心的本身活性等。

简要介绍了天文/惯性组合导航系统的基本原理,采用速度阻尼技术阻尼惯性导航系统的舒拉周期误差,为天文导航系统提供高精度的姿态信息,从而利用天文导航信息估计补偿惯性导航系统的陀螺漂移,同时,速度阻尼克服了天文导航不能估计补偿加速度计误差的缺点,使天文/惯性组合导航的各种误差得到补偿修正,解决了天文/惯性组合导航长航时导航条件下导航精度不高的问题;对研制的天文/惯性组合导航系统远洋航行的数据进行半物理仿真,仿真分析结果表明:基于速度阻尼的天文/惯性组合导航技术可以实现天文/惯性组合导航系统的长航时高精度组合导航。

并联型光电设备稳定平台是针对光电跟踪系统需要而设计的一种新型并联机构,具有两个相互独立的转动自由度。以并联稳定平台为研究对象,介绍了动载体下并联稳定平台的工作原理,进行了并联稳定平台的运动学分析。采用齐次坐标变换方法,推导了从大地坐标系到平台定坐标系的转移矩阵,建立了并联稳定平台的稳定解算模型,进行了并联稳定平台的数值仿真研究。结果表明:随着旋转角增大,并联稳定平台的姿态角偏差和方位角偏差越来越大;在实际控制系统中若不考虑旋转角作用,这将严重影响并联型光电设备稳定平台的稳定精度。该研究为并联型稳定平台控制系统设计提供了一定的理论依据。

多光谱的MODIS(中分辨率成像光谱仪)数据为深入研究全球卷云提供了可能性。基于卷云辐射系统模型,利用MODIS的1.38 μm波段(26通道)和0.66 μm波段(1通道)探测数据的相关性,反演计算可见光波段卷云的反射率。反演计算中,使用1 km分辨率的MODIS 1B数据,对MODIS典型图幅进行不同等分的划分,分别给出反演结果并进行对比分析，结果表明等分份数越多，其反演结果的精度越高,最后给出了反演结果的实际应用。

在使用相机对空中远处点目标成像时，不可避免的，会因为相机的角运动引起图像的模糊。针对这一问题，提出了一种运动模糊复原方法。首先通过建立点目标运动的模型来了解造成运动模糊的原因，其次通过对模型的分析，从基本理论开始推导得出一个退化函数，并且采用模糊图像的维纳滤波复原模型。最后，对图像进行了仿真实验。实验结果表明，该复原模型有较好的复原效果。

针对红外与可见光图像融合,提出了一种基于NSCT变换的图像融合方法。对经NSCT变换的低频子带系数采用基于区域能量自适应加权的融合规则,对高频子带系数采用混合的融合方法,即对于低层,采用基于区域方差选大的融合方法,对于高层采用像素点的绝对值选大的融合方法。实验结果表明,该融合算法可以获得更多的细节信息,能获得较理想的融合图像。

随着高性能CCD传感器的发展，其在空间成像探测系统得到广泛应用。为解决传感器的成像质量和恒温控制问题,采用基于帕尔贴效应的热电制冷(Thermo-Electric Cooling, TEC)技术,以FPGA为控制芯片,运用PID控制算法,实现了小型温度控制系统。实验结果表明,该系统能快速准确地实现恒温控制,可扩展性强,具有一定的应用价值。

不同的散斑场会显示出不同的灰度分布特征,并对数字图像相关方法的计算结果有着重要影响。使用计算机模拟生成一系列单向拉伸图像和双向拉伸图像,并在生成的图像中添加噪声,从而获得一系列含噪声单向拉伸图像和含噪声双向拉伸图像。使用数字图像相关方法对无噪声图像和含噪声图像分别进行相关计算,并分析研究图像应变量与相关计算结果正确率间的关系,研究结果表明发现当图像的应变量在一定范围内时,数字图像相关方法计算结果的正确率较高。同时发现,当图像的应变量较小时,噪声对相关计算结果的影响较大,随着图像应变量的增大,噪声对相关计算结果的影响逐渐减小,当图像的应变量到达一定程度时,噪声对相关计算的影响就不明显了。

介绍了车载红外告警系统中多目标的航迹建立及目标从图像坐标到载体坐标的转换方法。系统在方位360°视场内均匀布置了6个红外传感器,天顶方向布置1个红外传感器,形成360°全半球视场。每个传感器对应1个目标检测板,系统设计有1个系统控制板,用于对目标进行坐标转换、航迹管理以及向各个检测板发送控制命令。当目标检测板完成目标检测后,便向控制板发送7个传感器中的目标信息,控制板对目标进行坐标转换使之统一于载体坐标系,在载体坐标系建立目标航迹并对航迹进行预测管理,最后通过串口向上位机输出目标在载体坐标系的位置信息并报警。实验证明,转换后的目标位置完全正确,且误差小于1°,满足系统指标要求。

用于工业内窥镜的相位法三维测量受探头尺寸限制,要求装置简单。求取相位的常用方法有相移法和傅里叶变换法。将傅里叶变换法用于内窥镜的相位法三维测量克服了相移法的移相装置复杂,需要多幅图像,计算量大的缺点。该方法只需一幅图像就能完成测量,测量精度比相移法略低。