随着硅光子技术的发展，硅光子集成器件在信号处理上的也应用越来越广泛。在物理层面上的光信号处理包括五类，分别对应时间、振幅相位、偏振、波长、空间五个维度，对应的技术分别是时分复用、高阶调制格式、光的偏振复用、波分复用以及空分复用(包含模分复用)。我们的研究主要集中在波长、偏振、模式三个维度上来进行硅基的片上光信号处理。介绍了三类用于波长、偏振和模式信号处理的硅光子器件。第一类是波长维度上的，包括片上光学梳状滤波器和交织型滤波器;第二类包括偏振分束器和偏振旋转器;第三类包括一个特殊设计的超紧凑纳米束光开关，两个大规模的模式和偏振选择性光开关。这些器件为片上的光学信号处理提供了更多的选择，在实际应用中也有很大的潜力。

针对目前分布式光纤传感应变监测基本处于定性监测这一不足,通过构造分布式光纤传感网络,实现定量监测边坡的位移场。类比空间桁架结构能够构造静定或超静定光纤传感网络,建立由监测应变到节点位移间的非线性关系式,通过求解非线性方程组或非线性最小二乘问题计算节点位移。数值实验验证了该方法的准确性,并分析了该方法的精度。为定量监测边坡位移场提供了一种新的方法。

根据磁光非互易相移原理,通过分析硅基磁光波导中导波光模式对磁化强度的敏感性,提出一种CeYIG/Si-CeYIG/SiO2硅基磁光波导结构,仿真分析了其模场分布和有效折射率的磁化强度依赖关系。将两个硅基磁光波导垂直放置并分别组成两个微环谐振器,进而设计出三维磁场传感芯片,通过测量两个微环中TE和TM两种模式下微环谐振波长的移动,可获得磁化强度或磁场的大小和方向信息。研究表明,在1 550 nm波长附近,通过优化波导截面尺寸,在CeYIG饱和磁化范围内,该磁场传感芯片在其法向和切向的磁场灵敏性分别为和,谐振波长的可移动范围约为200 pm。利用平面芯片结构实现了对三维磁场的测量,对三维磁场传感器件的小型化和集成化具有一定的指导意义。

提出了一种利用Wasserstein重心坐标作为图像描述子的图像重复区域盲检测算法。通过度量各图像块Wasserstein重心坐标间的最小欧式距离确定图像重复区域初始搜索块,再对初始搜索块进行扩展, 利用改进的PatchMatch算法寻找相关度高的图像块, 从而搜索出完整的图像重复区域。实验结果表明, 提出的基于Wasserstein直方图欧氏度量的图像重复区域盲检测算法能够检测出复制粘贴的伪造区域, 对于带有旋转和缩放等几何攻击的伪造区域检测率维持在90%以上。该算法对复制粘贴、尺度变化和旋转几何攻击具有良好的鲁棒性。

针对目标被动定位过程中因外界干扰导致定位结果产生跳变，影响精度和稳定性的问题，提出了一种以目标航迹预测辅助目标定位的方法，对目标的历史定位结果建立航迹，以航迹预测结果结合误差椭圆对目标当前定位结果进行约束，剔除错误值，分别对固定目标和运动中的火车进行定位实验，斜距7 900 m情况下定位误差小于150 m。实验结果表明，该方法能够有效保证定位结果的精度和稳定性，能够满足实际使用要求。

跟踪发射望远镜空间目标成像探测性能与传统望远镜成像探测性能存在较大差异。由于激光发射光路与目标探测光路属于共光路,因此系统的探测性能除了会受到传统因素的影响,还会受到由发射激光引起的内通道热效应的影响,而使其探测能力下降。对内通道热效应产生的影响进行了数值模拟,明确了内通道热效应产生的像差主要由初级像差组成。根据所得结论,利用探测信噪比模型结合Strehl理论,得到了实际像差条件下的系统成像探测能力计算模型。提出了一种跟踪发射望远镜共光路成像探测性能的评价方法,并利用跟踪发射望远镜进行了空间目标探测实验设计与数据测量,实验结果表明理论分析的探测能力与实验所得探测能力基本吻合,所提出的方法能够较为有效地评价共光路跟踪发射望远镜成像探测性能。

描述了基于AlGaN日盲紫外焦平面成像系统的硬件和软件设计,实现了对320×256阵列的AlGaN日盲紫外焦平面探测器输出信号的采集、图像处理和成像显示,针对紫外焦平面阵列(UVFPA)器件响应不均匀性,以及容易产生条纹状固定图形背景的问题,以FPGA为硬件平台,研究了紫外图像的非均匀性校正算法,实现了紫外图像的实时非均匀性校正。经实时的紫外图像处理实验对比与分析表明,该算法有效地提高了图像质量,非均匀性从9.609%降到了4.642%。从实时的紫外图像处理结果来看,成像处理系统完成了图像采集、处理,以及成像显示,并取得了良好的成像效果。

为保证大口径空间相机的在轨成像质量,需要采用像差主动调整技术。针对采用出瞳变形镜校正技术的大口径空间相机,分析其在轨误差源,通过Zernike多项式拟合在轨波前像差,根据给定的在轨工况条件,采用直接斜率法进行了波前像差重建,建立了复原波前与出瞳变形镜的响应特性的对应关系,计算出控制电压值并用于波前校正。仿真结果表明,采用出瞳变形镜技术可以有效校正大口径空间相机的在轨波前像差,校正后面形残差RMS值小于1/50波长,为大口径空间相机在轨波前像差主动调整技术提供了工程应用参考。

引入光机热集成分析利于综合考虑红外光学系统在多种物理场综合作用下的性能变化,Zernike圆域多项式作为光机热集成分析中的数据转换接口,是实现光、机、热各分析软件间数据有效传递的重要手段。采用不完全归纳法,针对常见的三种镜面面形(二次曲面、球面、自由曲面)研究了采样点数目和Zernike圆域多项式项数对拟合曲面的精度影响。仿真结果表明：不同曲面类型所需要的多项式项数不同,多项式项数对曲面拟合精度的影响权重要大于采样点数目,过多的多项式项数会导致拟合精度下降甚至出现病态矩阵。最后通过设计实例对Zernike圆域多项式拟合算法和精度进行了验证。

中心局是运营商最重要的业务资产,是离用户最近的网络设备的“家”,装载了大量的新老接入设备。传统的电信机房是一种“黑盒子”解决方案,运营商被迫捆绑于某一设备供应商,造成设备种类繁多、运维成本居高不下、更新升级困难的窘境。网络就是信息高速公路,传统的网络只是信息的传输者,今天的网络除了作为信息的传输者,更重要的还是信息的存储库和信息的源泉,由此带来了网络架构的变革,这种变革从引入数据中心开始。传统的网络因业务而生并随之固化,缺少弹性和开放性;未来的网络则是包容万物的,计算无处不在,软件定义一切,连接随手可及,宽带永无止境,数据融入智慧。于是,必然要引入第三个关键词：重构。本文侧重于中心局网络的重构,业界称之为CORD,重点解读三个应用场景：R(Residential)-CORD面向家庭住宅场景、M(mobile)-CORD面向4G/5G移动网络、E(Enterprise)-CORD面向政企用户场景。可以畅想,某一天我们重返中心机房,一切都是陌生的,原来的设备都被肢解了,机房变成了云化的数据中心。这就是电信业正在发生的一次剧变,这种剧变才刚刚开始。

为解决眼底相机在进行视网膜疾病筛查时视场角较小的问题,设计了一种基于角膜接触眼底镜、利用多环光纤实现广域照明的视网膜广域成像系统。对该系统所采用的眼模型、广域成像及照明方式等进行了研究。首先,为实现系统充分照明,设计了多环光纤照明结构;接着为模拟人眼广域成像原理,结合婴幼儿眼球结构特点建立了Escudero-Sanz大视场眼模型;然后设计了角膜接触眼底镜,采用像差小、折射率大的非球面设计,满足大视场的要求;最后搭建了实验平台。实验结果表明：设计的角膜接触眼底镜可以实现85°视场的广域成像，采用多环光纤光线照明可以得到较清晰的视网膜及其周边血管图像。

制备了一种与Si-CMOS工艺线兼容的AlGaN/GaN HEMTs低温无金欧姆接触电极,分析了欧姆前刻槽深度和退火合金条件对Si基AlGaN/GaN异质结无金欧姆接触特性的影响。系统研究了具有不同欧姆前刻槽深度、不同退火条件的AlGaN/GaN异质结的Ti/Al/Ti/TiW无金电极的电流-电压特性、接触电阻率以及电极表面形貌。并利用低温退火的Ti/Al/Ti/TiW无金工艺制备了AlGaN/GaN异质结MISHEMT器件。实验结果表明,采用该无金工艺可得到比接触电阻率为5.44×10-5 Ω·cm2、表面形态平整的欧姆接触电极,所制备的AlGaN/GaN异质结MISHEMT器件,在VGS=0 V时的源漏饱和电流(IDSS)为345.7 mA/mm,对未掺杂AlGaN/GaN HEMTs器件的低温无金欧姆接触的实现具有指导意义。

为了研究手性超材料非对称传输特性,设计了一种基于连通“F形”金属结构的手性超材料,利用COMSOL软件进行了数值模拟。数值模拟结果表明：当谐振频率分别为0.77 μm和0.61 μm时,非对称传输系数能够达到0.045和0.01。对其结构参数进行了优化,得到了良好的非对称性传输。该结构具有成本低、结构简单，且容易制备等优点,其对于偏振转换器、电磁开关等功能器件具有应用价值。

近年来，原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。相比较自由空间型原子干涉陀螺，磁导引型原子干涉陀螺具有极大的小型化、工程应用前景。介绍了磁导引型原子干涉陀螺的基本原理，以及国内外研究机构在磁导引型原子干涉陀螺仪方面的研究进展，并分析了磁导引型原子干涉陀螺仪发展前景。

在**系统飞行试验中,一般使用光学测量、雷达测量、光电测量等手段获取弹道参数。为了进一步提高测量精度,提出了光电经纬仪在测量过程中同步探测目标和短波红外星体的思路,从多通道组合探测、短波红外测星能力、光电经纬仪布站规则等方面对高精度在线星校技术进行可行性论证,并分析在线星校能修正的误差项。理论分析结果表明：在线星校修正精度优于10″，满足靶场测量精度要求。

对原子自发辐射现象的研究使人们能够从本质上认识光与物质之间相互作用过程，自原子共振荧光发现以来，对共振荧光的操控就一直是一个非常重要的课题。对原子荧光进行抑制可以使原子态存储的信息保存尽可能长的时间，而对原子荧光进行锐化可以使得其中的信息能够更高效、更精确地被人们所接受。对从共振荧光发现开始的有关荧光的抑制与锐化的工作进行了汇总，并提出了一个该领域未来可能的发展方向。该领域的研究成果可以显著提升量子导航和量子精密测量的探测精度和效率。