一般光电探测器的光谱响应是随波长变化的，这在光谱仪器进行波长标定的过程中，可能会改变标定谱线峰值所在的位置，从而影响标定结果的准确度。为此，针对采用阵列探测器的光谱仪器，建立了以高斯线型为标定谱线轮廓的模型，分析了谱线在探测器上经光谱响应调制及积分抽样后峰值位置发生移动的情况，给出了保证在峰值位置不偏移的情况下探测器光谱响应需满足的条件，特别给出了当仪器分光元件为光栅时，在该条件下结合仪器参数的表达式。为保证光谱仪器波长标定的准确度，在仪器设计阶段，可应用此条件选择适宜的探测器；在仪器应用阶段，亦可根据实际探测器参数，应用此条件选择适宜用于标定过程的谱线。

深度图像分割是基于特征关系图匹配的曲面物体识别中的关键技术之一，针对已有深度图像分割方法存在的问题，提出了一种基于二值形态学的水线区域增长算法对深度图像进行分割。首先用结构元素迭代腐蚀深度图像形成距离图像；然后根据距离图像计算极限腐蚀的集合，提取出目标的种子点；最后用条件粗化从种子点开始生长回到原尺寸但不使各区域相连，完成深度图像的分割。实验证明，算法的分割结果与人的主观视觉感知具有良好的一致性。

小波包变换是小波变换的推广，可视为普通小波函数的线性组合，具有灵活的时频分析能力，随着分解层数的增加，小波包分解能够在所有的频率范围聚焦。提出一种应用结点阈值小波包变换的新型图像去噪算法。利用小波包变换对含噪图像进行分解，在图像信号的子带层次上进行结点阈值操作，采用软阈值的方法进行阈值处理，结点噪声采用谱熵法估计，并使用峰值信噪比评估去噪后的图像质量。实验结果表明，相比于使用其它阈值方法的小波包图像去噪算法，该算法具有更好的图像去噪性能。

人眼视觉系统特性是图像显示、处理、理解等技术的重要依据，通过实验测试和理论分析研究人眼的视觉特性，使人眼视觉特性模型化，对促进光电成像技术的发展和应用具有重要的作用。结合前人拟合人眼对比度敏感函数和理论提取其数学模型的经验，对用CRT显示器显示目标光栅，在暗室环境下测量三种平均亮度的人眼对比度敏感数据采用线性调制作用下的指数形式的方法进行了拟合，并从理论上得出了一种新的CSF数学模型。通过与国外拟合结果的对比，表明此模型是一种更好的人眼对比对敏感视觉特性模型。

为了控制反射式旋转对称光学系统中的偏振效应，对该类系统中的偏振像差进行了分析。在偏振像差理论的基础上，通过偏振光线追迹的方法，导出反射式旋转对称光学系统的偏振像差的计算公式，提出了反射界面产生的偏振像差的影响因子，对影响其偏振像差的因素进行了分析。实例分析结果表明，对于具有宽光谱、大入射角、大视场等特点的反射式旋转对称光学系统，要想提高其光学系统的性能，必须控制光学系统的偏振像差。提出尽可能减小入射角的大小，并通过薄膜设计减小偏振分离来降低系统中的偏振效应，是控制反射式旋转对称光学系统中的偏振像差的有效措施。

风载对光学天文望远镜结构和镜面的作用将直接影响望远镜的面形精度和跟踪指向控制，从而降低望远镜的像质。特别是未来大型望远镜越来越多地采用主动光学技术，风载的作用将是影响主动光学子镜的主动控制及望远镜整体性能的重要因素。回顾了大型望远镜风载作用的分析方法和随机风载的性质，详细介绍了采用风速功率谱密度方法进行随机风载分析的过程和采用有限元方法分析建模的方法；建立了一个拼接镜面主动光学望远镜的完整计算模型，研究了子镜及望远镜整体在风载作用下的静态和动态响应，并分析了风载对镜面面形和望远镜的跟踪指向精度的影响。

提出了一种新型的基于共面线结构的多阳极光电倍增管（CPWMA-PMT），可实现大的工作面积、反射式光电阴极和近贴式聚焦方式。阐述了CPWMA-PMT的工作原理，分析了设计与研制中的关键问题。对所研制的CPLMA-PMT进行了参量测试，验证了在近贴聚焦工作条件下采用共面线多阳极结构的可行性，并提出了进一步的改进方向。

应用偏振光描述中的变换矩阵与群论的对应关系^[1]和相应的计算理论，讨论了与偏振光学系统中的Jones矩阵、Mueller矩阵相对应的SU（2）群、SO（3）群和Lorentz群的生成元问题，给出了用单位矩阵、Pauli自旋矩阵和稀疏矩阵分别作为无耗偏振光学系统中SU（2）群元（Jones矩阵）和SO（3）群元（Mueller矩阵）生成元以及部分损耗偏振光学系统中的幺模群（Jones矩阵）和Lorentz群（Mueller矩阵）生成元的具体形式；矩阵计算理论说明这些群元的生成元表示可以简化偏振光学系统的计算。

基于激光二极管端面泵浦Yb∶YAG棒工作特点的分析，提出了端面绝热、周边恒温的激光晶体热分析模型，采用了一种新的热传导方程求解方法，得到了超高斯光束端面泵浦Yb∶YAG棒温度场的一般解析表达式。同时分析了不同阶次、不同光斑半径、不同功率超高斯光束以及晶体参数改变时对于Yb∶YAG棒温度场分布的影响。研究结果表明，若准直聚焦到Yb∶YAG棒泵浦面42.5W的光束具有4阶超高斯强度分布时，掺Yb³⁺质量分数为10.0at.％、长度为2.5mm、半径为2mm的Yb∶YAG棒的泵浦面获得74.20℃的最高温升。新的热传导方程求解方法在研究激光棒温度场分布方面具有计算量小、精度高等特点。研究结果对减小激光晶体的热效应，提高全固态Yb∶YAG激光器性能提供了理论依据。

简单介绍了基于LCTF调谐的高光谱成像系统积分时间定档，重点描述了一个定标检测系统，并从暗电流、响应线性、均匀性和稳定性四个方面详细阐述了定标方法。通过在实验室对相机的定标实验，给出了辐射定标系数；并利用一次野外试验获取的数据，对定标系数进行验证。试验数据的分析表明，该定标系数可用于光学图像处理中的辐射校正，实现图像数据的定量化分析。

为了分析太阳辐射对卫星光通信系统造成的影响，利用太阳常数和微元法计算了辐照到目标物体表面的太阳辐射功率。结合地面通信终端的接收信号功率，分析了在太阳辐射影响下的系统信噪比和误码率，并给出了满足系统误码率10^-9条件下，发射信号功率、俯仰角以及跟瞄误差之间的关系。结果表明对日俯仰角需要被限制在一个很小的变化范围，而增大信号发射功率和减小系统跟瞄误差都是提高卫星光通信系统可靠性的有效途径。

基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，能够在PZT驱动器的作用下改变面形，用于中小口径非球面镜加工。为优化设计基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘，利用有限元分析方法，计算各驱动器的影响函数，计算非球面能动抛光盘的输出面形，与理论面形比较得到剩余残差。以优化设计驱动器排布方式和极头直径为例，当非球面能动抛光盘中心到非球面工件中心的距离L为120mm，分别计算比较，极头直径为Φ10mm时，19单元PZT圆形排布与21单元PZT方形排布的剩余残差；以及19单元PZT圆形排布时，极头直径为Φ10mm与Φ14mm的剩余残差。结果表明，非球面能动抛光盘产生变形后的剩余残差RMS相应分别为0.303μm、0.367μm、0.328μm。因此，基于PZT压电陶瓷驱动器的非球面能动抛光盘确定选用19单元PZT圆形排布且极头直径Φ10mm。

针对一种新型的声光波干涉测量技术，对声光栅正弦结构光投射器的三维测量工作原理进行了系统的分析，讨论了影响投射器光学系统结构的因素和影响接收屏上的光照度的因素，并进行了光学系统设计。在优化设计过程中，采用了限制光线最大入射角的方法，达到控制投射系统的球差和保证接收屏上照明均匀的要求。所设计的声光栅正弦光投射器具有很好的成像质量。应用该系统对在500mm处的石膏像上投射干涉条纹，可以得到能量比较均匀、变形量很小的干涉条纹图，利用该条纹图和相关的算法可以对具有复杂几何形状的物体进行有效的三维测量。

提出基于比例导引规律的弹道三维仿真方法，利用弹道仿真法计算了紫外告警系统的探测方位角以及规避时间，分析了来袭导弹距离、威胁方向对探测方位角的和规避时间的影响。结果表明：当导弹在一定距离外，探测方位角随导弹距离的减小而增大、随威胁方向的增大先增大后减小，并且飞机以某威胁方向飞行时，告警系统对某距离范围内的导弹探测方位角几乎没有变化，规避时间随威胁方向的增大而减小。

提出了一种可用于几百赫兹低频液体表面声波研究的激光衍射法测量新技术。在实验上采用入射光掠入射到表面波上在远场得到了中间亮，两边暗的高反衬度的衍射条纹，实验中发现对频率为几百赫兹的低频衰减液体表面波，当移动振源改变激光入射点与振源间距离时发现零级条纹消失，这意味着此时的衍射效率接近100％。在理论上给出了衍射光强度与表面波振幅的解析关系，并利用所提出的新技术实现了对几百赫兹液体表面波的衰减系数的实时测量。

用高温熔融法制备了不同Ho³⁺离子掺杂浓度65GeO₂-12B₂O-10BaO-10Na₂O-3Al₂O₃-xHo₂O₃（x＝0.25,0.75，1.25mol％）锗酸盐玻璃。从吸收特性出发，应用McCumber理论计算了Ho³⁺离子能级⁵I₈→⁵I₇（～2.0μm）跃迁的吸收截面⁵I₇→⁵I₈的受激发射截面。根据掺杂离子的浓度以及获得的吸收截面和受激发射截面得到Ho³⁺离子在此玻璃中的增益截面函数，从该函数可反映出材料的粒子数反转特性。获得的基本光学参数与其它掺杂的玻璃进行了比较，其吸收截面、发射截面和增益截面的最大值具有一定的优势。认为该玻璃在～2.0μm波段的中红外激光器中将有潜在的较大应用前景。

提出了一种基于Amold变换的均匀数字图像加密算法。将传统的Arnold变换进行改进，加入两个参数a，b，并利用Logistic映射产生参数序列。将数字图像分块，对每个图像块分别进行参数不同的Arnold变换，由此实现对图像的位置置乱。另外将Arnold变换推广至多维，用于图像的灰度置乱，从而构造一个位置置乱和灰度置乱相结合的图像加密算法。实验仿真结果表明该算法能够取得很好的加密效果，且具有密钥空间大，密钥敏感性强，以及能够抵御统计和已知明文攻击等优点。基本满足图像加密的有效性和安全性要求。

封装是石英音叉陀螺的关键工艺，封装管壳的选择、封装方式及石英音叉的固定形式对音叉的性能有直接影响。封装管壳的有限元仿真分析，可以作为封装管壳选取的依据。采用单点固定封装方式有利于石英音叉工作性能的稳定。实验中通过改变封装盖板的开合状态来改变封装方式，石英音叉的阻尼和品质因数发生了明显的改变。

基于线阵CCD交汇立靶测量系统空间坐标新误差分析模型，用matlab分析了在图像判读精度为±0.5像素的情况下测量系统整个靶面误差情况。在理论分析基础上，用两相机间距为1664mm的线阵CCD正交交汇立靶测量系统对垂直靶面入射的小钢珠进行了空间坐标测量实验。实验结果表明，在线阵CCD有效靶面内，水平方向误差约为0.5mm，垂直方向误差约为0.8mm；与理论分析结果水平方向误差不超过0.5mm，垂直方向误差不超过1.1mm一致。

线阵推扫CCD图像在获取与传输过程中产生退化。针对其复原问题，从图像降质机理的角度，提出用系统模型法估计MTF，并使用维纳滤波、Lucy-Richardson迭代法等方法对大气状况较好时的实验图像进行复原，采用复原图像的MTF曲线和MTFA（MTF area）等指标评价复原图像质量，并与从图像上提取PSF的图像估计法进行比较。实验结果表明，系统模型法能够更简便、准确地估计出MTF，进而取得良好的复原效果。

分析了共焦显微系统（CMS）离焦状态工作时分辨特性的变化，指出了离焦状态是导致CMS横向分辨特性变差的主要影响因素之一。提出并采用了位相型超分辨光瞳滤波技术来改善CMS工作在离焦状态下的横向分辨特性，分析了超分辨光瞳滤波器位置变化对CMS横向分辨特性的影响。理论分析和实验验证表明，位相型超分辨光瞳滤波技术的引入，显著抑制了CMS工作在离焦状态时艾里斑旁瓣的增长，克服了CMS因工作在离焦状态而引起的横向分辨特性下降的缺点。

为了提高CCD的测量精度，对CCD的测量误差进行了深入分析。以单CCD和双CCD错排，对直径为5.000mm、8.000mm、12.000mm的三个标准杆件直径的测量数据为基础，对CCD测量误差的大小及其影响因素展开研究，重点对测量误差、像素间距间的关系进行了深入分析。对N个像素间距为H的CCD错排进行测量，其最大误差减小为H/N，当被测对象大小刚好是像素间距的整数倍时，测量值以很高的机率靠近真实值，检测零件尺寸时，在极值处分别设置一列CCD像素，调整零件极值刚好位于CCD两相邻像素的中间，能准确地判别零件的合格性。

从光与涂层的作用机理出发，建立了涂层对特定波长光的反射率模型，系统分析了涂层中颜料、基料用量对涂层反射率的影响，并且对理论模型进行了实验验证，理论模拟曲线与实验规律相符。该模型可以为低反射率光学功能涂层的设计和制备提供理论上的指导。

金属具有良好的可加工性和导电性，利用金属制作液体透镜的壁垒，可有效地提高基于介质上电润湿液体透镜的抗震抗摔、耐电压，以及侧壁电极可加工等性能。针对材料表面平整度对击穿电压的影响进行了相关的研究，在此基础上制备的液体透镜聚焦性能良好，焦距变化的理论值与实验测量值高度吻合，可实现3cm至无穷远范围内的有效变焦。基于金属侧壁结构的电润湿液体透镜将在柔性显示以及液体透镜阵列化、多型化发展中发挥重要的作用。

在分析星图中的星点目标和背景特性的基础上，提出了一种基于背景自适应预测的星点提取算法。为准确预测背景并兼顾算法的速度，只在背景边缘处使用区域最大值背景预测法，其余部分直接使用固定权值进行预测。分割残差星图，提取各星点的目标区域，阈值采用自适应的取值方式。利用质心算法求取各星点目标的精确位置。实验结果表明，基于背景自适应预测的星点提取算法性能优于现有的星点提取算法，是一种有效的星点提取算法，可以降低大量由于强边缘而引起的虚警，能够更准确地预测背景。

研究了一种采用横向塞曼激光器并且没有任何运动部件的外差干涉椭偏测量系统。由非理想的激光源、偏振分光镜等器件所产生的非线性误差，是影响纳米测量精度的主要因素。采用琼斯矢量法，分析并建立了光学系统寄生虚反射所引入的误差模型，讨论了虚反射对误差漂移的影响。在不考虑其它误差因素的前提下，同一光路内部产生的同频率虚反射波对测量结果没有影响；而不同频率的参考光束与测量光束之间的交叉虚反射所产生的膜厚测量误差为亚纳米量级。讨论了消除和抑制虚反射误差的方法。

介绍了以摄远型为初始结构的宽光谱长焦距折射式物镜的设计方法。对玻璃材料的选择进行了分析，并建立了能够分配三分离透镜组光焦度的复消色差方程组。通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，给出工作波长范围在0.4～0.9μm、焦距为400mm、视场角为6.2°、相对孔径为1∶4的设计实例。设计结果表明，二级光谱得到了很好的校正，像质优良。

代数重建法（ART）是一种重要的CT图像重建方法，适合于不完全投影数据的图像重建，其缺点是重建速度慢。为提高图像重建的质量和速度，利用压缩传感理论提出了一种基于ART的高质量图像重建算法。该算法将CT图像的梯度稀疏性结合到ART图像重建中，在每次迭代中的投影操作结束后用梯度下降法调整全变差，减小图像梯度的l₁范数。实验结果验证了该算法的有效性。

采用分步傅里叶方法数值研究了在线性色散平坦光纤反常色散区等幅同相孤子脉冲相互作用受高阶色散、拉曼效应、光纤损耗和啁啾参量C等的影响规律。多孤子脉冲在线性和凸形色散平坦光纤中传输100个孤子周期后仍具有孤子特性。在线性色散平坦光纤，多孤子脉冲相互作用受三阶色散影响较严重，三阶色散使各脉冲产生较大的色散波和线性时延；更高阶色散的影响可以忽略；拉曼效应使脉冲产生较大的非线性时延；啁啾加强了脉冲间相互作用；光纤损耗减弱了脉冲间相互作用。

介绍了光弹性分组环（ORPR）节点模型，分析了ORPR网络中流量成型时光分组组装算法，提出一种适合ORPR网络的基于控制发送时间的光分组组装算法，给出了该算法的算法结构，并和传统的光分组组装算法做了比较。该算法通过分组发送间隔的调整，使得分组单位时间内的流量的自相似性被平滑，具有很好地抑制突发性的效果，同时，分组组装的时间门限可以被ORPR调度算法动态调整，可以适应缺乏缓存的ORPR网络的调度机制。

为了测量所设计的激光多普勒测速仪（LDV）的测量精度，用均匀转动的斩波片代替高精度的转台作为标准的速度源，并基于单片机AT89S52，采用光计数的方法测量斩波片上某一固定位置的切向运动速度，LDv的测量结果与之相比较。实验结果表明，LDV测速的相对精度不超过8‰，稳定性较好。

为了解决二极结构FED驱动电压高的问题，设计制作了后栅式三极结构纳米ZnO场致发射显示器，进行了场致发射实验，验证这种结构的可行性。采用丝网印刷厚膜技术实现后栅极结构FED的制作，工艺简单，实现了较低电压的调制。对影响场致发射性能的栅极电压、阳极电压进行了分析讨论。将阴栅极板和荧光屏封装成5英寸三极结构的场致发射显示器，实现了稳定的场致电子发光显示。

在双波长全息术中，全息图可用一个波长记录，用另一个波长重现。用光学寻址液晶空间光调制器作为记录介质，可方便实现动态双波长全息图的记录。经一个畸变波前记录动态全息图后，由具有相同畸变的另一个波前去重现该动态全息图，可以实现对光学波前畸变的等比例缩小。在用于自适应光学的负性反馈回路中时，可简化大波前畸变的测量过程，可在中红外光谱范围内记录并制作动态全息图畸变校正器（在此波段直接的全息记录是极难的），也能增大可校正的畸变范围。介绍了这种动态干涉仪的实验实现，及该动态全息记录技术应用于自适应光学的前景。

设计合成了7个新的噻二唑衍生物，用UV、IR、¹HNMR和元素分析进行了表征。采用飞秒激光，运用简并四波混频法，研究了衍生物在非共振状态下的三阶非线性光学性能。它们的三阶非线性光学极化率x^（3）为3.75～4.18×10^-13esu，非线性折射率n₂为6.90～7.68×10^-12esu，分子二阶超极化率γ为3.75～4.26×10^-31esu，响应时间为101～115fs。探索了衍生物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响。引入离域能小的芳杂环，增长共轭链，形成吸供构型，增大取代基的供电子能力，提高共轭体系的共平面程度等因素有利于获得较大的三阶非线性光学性能。

介绍了铌酸锂调制器在1550nm有线电视（CATV）外调制发射机中的功能及其结构，调制器集成了高频相位调制器、模拟强度调制器和无源3dB耦合器在同一芯片上。分析了CATV调制器的关键技术和解决方案，采用了新颖的非平行电极、磨凹芯片背面的结构和阻抗变换方案。设计制作的模拟强度调制器获得了优于±0.5dB平坦的响应和小于-20dB的电反射。基于工艺容差和BPM软件模拟优化设计的3dB耦合器使器件得到大于30dB的开关消光比。

相位变更（Phase diversity,PD）波前传感是一种较新的波前传感方法，它使用相对简单的光学系统，运用最优化计算方法，借鉴图像处理中的一些技术手段，在得到波前信息的同时，还可以得到目标的清晰像。PD方法经过20多年的发展，在理论上和技术上日臻完善，已经在空间望远镜共相位调整，目标成像清晰化处理等多个领域得到了应用。但PD方法也存在计算量大，探测动态范围小等缺点，其在实际光学系统中的应用仍有待于进一步的研究和探讨。

介绍了FBG（光纤布拉格光栅）温度传感器测温的基本原理和封装方法，提出一种新型的FBG温度传感器的封装技术，包括封装结构的设计及封装材料的合理选择，目的是提高FBG的温度敏感系数和消除应力的交叉影响。通过对裸光纤和封装后FBG温度传感器的温度特性、应力影响等进行对比实验研究，在5℃至90℃温度范围对FBG的反射波长进行了测量，结果表明：采用此法封装后的FBG温度传感器对温度具有很好的线性度和重复性，基本上消除了应力的影响，可以准确监测温度，测温范围为－15℃～200℃，精度达到±0.05℃。

提出了一种能同时测量高射频火炮射击速度和密集度的大面积激光光幕靶设计方案。采用半导体激光脉冲调制、光电传感器列阵接收和单片机数字处理技术，不仅实现了光靶与计时系统一体化，而且有效地去除诸如炮口闪光、外界自然光及蚊虫等干扰，提高了测量的灵敏度、精度和可靠性。

为了获得优于0.1nmile/h水平的高精度激光陀螺惯导系统，对控制系统绕单轴转动来补偿陀螺误差的方法进行了研究。分析了补偿的原理，并利用通用的精度为0.4nmile/h左右的机抖激光陀螺捷联惯导系统进行了实物实验，实验结果证明采用单轴转动的方法可使系统定位精度提高到1nmile/24h的水平。

光学系统星点定位精度是表征星敏感器性能的一个重要指标，像差对该精度有一定影响。分析光学系统像差对星点定位精度的影响，在计算典型中等精度星敏感器光学系统星点定位误差的基础上，提出用实际测得的星点光斑能量质心位置计算理想位置的误差补偿新方法。计算结果表明：像差对高精度（如角秒级）星敏感器姿态测量精度的影响不可忽略；采用星点定位误差补偿后，星敏感器三轴姿态测量误差RMS值分别为0.38″，0.38″，5.77″，仅为原来的1/17。

提出了一种将Shape from Silhouette（SfS）技术应用在三坐标机上的新方法，即用摄像机获取图像，用三坐标机作移动平台，构建视觉测量系统，应用SfS技术对物体进行三维测量。该视觉测量系统扩展了坐标机功能，扩大了其应用范围。实验结果表明，该视觉测量系统具有SfS技术和坐标机两者的优点，重构物体三维模型的过程简单快捷，精度高于0.4mm，其结果可作为坐标机智能测量的基础，是一种非常实用的方法。