横向剪切干涉术是一种自参考干涉计量技术，其原理是被检测波前与其自身被剪开的波前之间在重叠范围内相干涉，由干涉图得到两相互剪切波前的波前差，通过波面重建算法得到待测波面。在波面重建算法中，泽尼克待定系数法是其中的一种。分析了横向剪切干涉技术的测量原理；提出了一种新的基于解耦差分泽尼克待定系数法的二维横向剪切波面重建算法。理论分析和数值仿真表明,该算法简单直观，复原精度高，而且可用直角坐标系下的差分泽尼克多项式直接拟合环形波面。

相位差（PD）波前探测器具有光路简单、共光路测量等优点，不仅适合点目标，而且适合扩展目标。随着算法和硬件水平的不断提高，相位差法已经成为波前探测技术的一个重要发展方向。对相位差波前探测器进行了研究，成功实现了对点目标和扩展目标的波前探测，给出了数值仿真结果。针对点目标，搭建实验光路，对静态的单阶Zernike像差和随机像差进行探测，分析了影响探测精度的主要因素。结果表明，相位差波前探测器可以准确地探测波前，在给定的实验条件下，相位差法对低阶像差探测的均方根误差小于λ/100，对随机像差的探测的均方根误差小于λ/50。

论述了X射线脉冲星辐射光子探测与累积脉冲轮廓构造模型，分析了通过光子计数获取的累积脉冲轮廓的噪声特点，提出了基于非归一化Haar小波的消噪算法，推导了基于Haar小波消噪的阈值函数的最佳参数计算公式。在X射线脉冲星导航地面模拟系统上进行了实验研究，结果表明，消噪后的累积脉冲轮廓峰值信噪比提高2 dB以上。通过蒙特卡罗模拟分析，证实消噪后的累积脉冲轮廓有助于提高脉冲到达时间的测量精度。

针对投影光刻机短波长、大数值孔径、短焦深的特点，讨论了一种基于光闸叠栅条纹的纳米检焦方法。该方法采用三角测量的基本原理，利用双光栅光闸叠栅条纹的光强调制机理，并结合像横向剪切器和光弹调制的光学特性，建立了单个光栅周期内焦面位移量和输出光能量线性关系。其具有非接触、强实时性和高稳健性的特点，经理论分析和模拟测试，达到纳米量级的检测精度，可以满足投影光刻高精度、实时、非接触焦面测量的要求。

设计并制作了输出功率为196 mW的级联式全光纤1020 nm光源。该光源采用光纤拉曼放大器与掺镱光纤放大器级联的放大方案，实现了对低功率1020 nm种子光的放大。在光纤拉曼放大级，采用了3段不同长度的拉曼增益光纤进行了对比实验，比较了一定信号光功率和抽运光功率下拉曼增益光纤长度对光纤拉曼放大级输出功率的影响；测量了拉曼增益光纤长度为3150 m时光纤拉曼放大级输出光的光谱特性。研究了掺镱光纤放大级输出光的光谱特性和功率特性。实验得到的1020 nm光源为研究1064 nm光纤激光器同带抽运特性提供了抽运源。同时，该1020 nm光源所采用的基于光纤拉曼放大的级联式全光纤放大方案还可用于其他特殊波段低功率种子光的放大。

提出了采用调制器低偏置方案来降低光电振荡器（OEO）的相位噪声方案并得到了实验验证。调制器的大光功率注入与低偏置点设置能够降低噪信比，进而降低输出信号的相位噪声。实验证明，当60 mW光功率注入时，在低偏置点能得到相噪的最低值，该值比正交偏置点对应的相噪值下降了2.8 dB。

提出了一种新型的四排短轴渐减椭圆空气孔阵列的单模单偏振光子晶体光纤结构，并以完美匹配层为边界条件采用全矢量有限元方法研究了该光纤的各种特性及其各种参量随入射波长变化规律。研究表明，提出的光子晶体光纤结构是实现更宽带宽、色散平坦、单模单偏振运用的有效方案；在入射光波长为1.550 μm时，单模单偏振光子晶体光纤的模式双折射高达2.752×10-3，拍长为0.564 mm；x偏振模的限制损耗为0.139 dB/km，y偏振模的限制损耗是16.890 dB/km；对比x偏振模损耗情况，y偏振模可以在较短的光纤中被衰减掉，从而实现单模单偏振运用；x偏振模的数值孔径为0.415，有效模场面积为3.667 μm2, 非线性系数为28.740 (W·km)-1。入射光波长在1.347~1.691 μm的范围内，该光纤呈现出色散平坦特性，使其在超连续谱产生、脉冲传输等领域具有广阔应用前景；该光纤能够在入射光波长600 nm较宽范围内实现单模单偏振运用。

针对无线光通信脉冲位置调制(PPM)与信道纠错编码的有效结合问题，提出一种大气无线光通信乘积编码PPM新方案。将比特交织和迭代技术引入分组乘积编码PPM中，利用比特交织使信号衰落变得独立，并根据最大似然准则推导得到了弱湍流高斯级联信道下PPM软解调方法，将其与分组码的软输入软输出(SISO)译码算法相结合，进行解调译码的联合迭代。在弱湍流大气条件下仿真及分析表明，方案与独立解调解码的比特交织乘积编码PPM相比，在误码率10-5下有约1 dB的增益，且在高码率下可获得优异差错性能，有利于降低系统传输带宽需求并提供高可靠性的信息传输，为纠错编码与PPM的高效联合提供了解决方法。

提出一种使用磁性液体的新型光纤Sagnac磁场传感器。磁性液体具有磁致可变双折射效应和二向色性，在外加磁场作用下，液体中的磁性纳米粒子沿磁场方向结链规则排列，形成各向异性。将其制成液体薄膜，放入具有一段保偏光纤的Sagnac环中，使光纤Saganc干涉仪的正弦形状干涉光谱可随外磁场变化。光纤中传输光垂直经过磁性液体薄膜，在外加磁场与磁性液体薄膜平面平行时，传输光产生双折射现象，干涉光谱的峰值波长随着外加磁场的变化而变化。传感器灵敏度与磁性液体薄膜厚度有关，对于60 μm的磁性液体薄膜，灵敏度为16.7 pm/Oe(1 Oe≈79.578 A/m)，分辨率为0.60 Oe。而在外加磁场与磁性液体平面垂直时，干涉光谱的峰值波长几乎不随外加磁场的变化而变化。

利用高频CO2激光脉冲写制了倾斜长周期光纤光栅(TLPFG)，运用改造的耦合模理论对基于高频CO2激光脉冲写制的TLPFG进行了理论分析，实验研究了倾斜折射率调制对TLPFG光谱特性的影响，分析了倾斜角度对TLPFG模式耦合特性的影响。实验结果表明,利用高频CO2激光脉冲写制的TLPFG具有新颖的耦合特性，低阶次包层模的耦合系数大于高阶次包层模，倾斜折射率调制不仅可以提高纤芯基模与包层模的耦合系数，还可以激励纤芯基模向高阶包层模式耦合，且随着倾斜角的增大可以明显提高光栅的写制效率。

光纤光栅的相位谱对光纤光栅法布里-珀罗(F-P)腔的光谱特性有重要影响。对光纤布拉格光栅(FBG)光谱，特别是FBG相位谱进行了深入分析，推导了低反射率FBG的线性相位谱的一般表达式，提出了高反射率FBG的三段线性相位近似方法，得到了简洁直观的相位谱数学表达式。然后采用和普通F-P腔对比的方式，以等效腔长的概念分析了FBG构成的F-P(FBG-FP)腔相位谱特性，并讨论了拟合法、周期法和傅里叶变换法这3种常用的FBG-FP腔长估计算法。设计了FBG-FP腔光谱测量方案，得到了高精度的光谱曲线，对比分析了前述3种腔长估计方法的计算结果，验证了理论分析的正确性。

介绍了一种新的改进化学气相沉积法（MCVD）+气相轴向沉积法（VAD）预制棒制备工艺，该工艺按照归一化波导结构进行工艺设计和参数控制，即采用MCVD法制备归一化结构参数轴向一致的芯棒，然后采用VAD法轴向沉积相应的外包层，从而得到波导结构轴向均匀一致的预制棒。采用新工艺实验研究了非零色散位移光纤的制造过程，成功制造了波导结构均匀的光纤预制棒，有效地利用预制棒的锥度增加有效长度，光纤的生产效率提高约15%，节省了成本。详细分析了该工艺方法的三个关键环节：芯棒归一化结构制备，芯棒收缩比的设定，VAD松散体沉积。研究结果对非零色散位移光纤的生产具有实际的指导意义。

研究了长周期光纤光栅（LPFG）谐振透射光谱对外界环境折射率变化的敏感特性，在此基础上提出了将混凝土内部钢筋周围环境折射率与LPFG光谱特性相结合的理论，设计了一种基于折射率测量的LPFG钢筋锈蚀监测传感器。采用LPFG透射光谱检测技术，获取钢筋锈蚀过程中混凝土内部不同折射率环境所对应的LPFG透射光谱曲线族，进而得到LPFG谐振峰波长与混凝土内部钢筋锈蚀程度之间的对应关系，其谐振峰波长随钢筋锈蚀量的增加而先向短波后向长波方向偏移。该方法对混凝土内部钢筋锈蚀状态进行直接监测，测量及传导光路实现全光纤化，无需化学试剂标记，可实现对钢筋锈蚀过程的在线、精确及远距离遥测。

光纤色散会使脉冲展宽，从而导致误码，在通信网中这是必须避免的一个问题。运用有限元法，在考虑石英基质材料色散的前提下，数值模拟了呈圆形排列的双包层光子晶体光纤的场分布、基模有效折射率和色散特性。结果表明，小空气孔间距和直径不变时，大空气孔与第一圈小孔的的间距和大空气孔的直径对色散曲线的走向起决定性作用。如同某些色散补偿光纤一样，有效模折射率会在某个波长处过渡，从而实现平坦色散，如当直径d1=3.1 μm，d2=1 μm，间距Λ1=5 μm，Λ2=4 μm时，在1.22～1.6 μm超宽波长范围内，其色散值Dmax-Dmin＜4 ps/(nm·km)。

阐述了干涉型光纤水听器外差检测的基本原理，对干涉型光纤水听器数字化外差检测方法动态范围上限进行了研究。理论分析了由外差频率决定的动态范围上限以及反正切、微分交叉相乘(DCM)两种正交解调算法决定的动态范围上限，并进行了综合对比。分析结果表明，不同的外差频率所能达到的动态范围上限不同；相同的外差频率结合不同的正交解调算法，所能达到的动态范围上限也不相同。在固定采样率下，设置外差频率为采样率的1/4，并结合反正切算法，可以实现更大的动态范围上限。数值模拟证明了理论分析的正确性。构建了基于外差检测的光纤水听器系统并进行了实验研究，实验结果与理论相符，证实了采用外差检测方法实现大规模光纤水听器阵列更大动态范围检测的可行性。

在设计聚光太阳能热发电系统时，有必要分析聚光装置的聚光比。线性菲涅耳聚光反射装置是对连续抛物面聚光镜的一种离散化近似，该聚光装置中每一行反射镜面均实时跟踪太阳，将太阳入射光反射至固定位置的线性吸热器上，故每一镜元在吸热器上形成的反射光带宽度均时刻变化，这使系统聚光比分析变得非常复杂。利用二维光学分析，得到线性菲涅耳反射装置任一镜元的剖面角、跟踪倾角、单个镜元在吸热器平面上的光带宽度计算公式；得到线性菲涅耳聚光反射装置的几何聚光比公式并分析几何聚光比随镜元个数与相对距离的变化趋势。在分析系统聚光比的基础上，对该类系统镜场的宽度及塔高进行优化。最后给出考虑日轮张角情况下的几何聚光比变化。

压缩成像是压缩传感理论的重要应用领域之一，可以用比Nyquist测量数目少的测量值捕获充分信息重建稀疏或可压缩图像。在研究现有的压缩成像方法的基础上，给出一种新的循环托普利兹块相位掩模矩阵可压缩双透镜成像方法。模拟实验结果表明新的相位掩模矩阵成像方法可以在欠采样的情况下有效地获得图像信息来重建原始图像。新方法的研究为确定性测量在压缩成像领域的应用提供了更多的支撑，在拥有托普利兹和循环确定性测量优点的同时，还拥有自身的块结构特点，可以进一步减少物理实现成本。

提出一种精密测量波片相位延迟的新方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间，通过步进电机控制波片匀速旋转，基于最小二乘法拟合出射光强随波片方位角变化的曲线，进而得到波片延迟。根据上述原理，建立了一套波片延迟测量系统，并分析了系统的稳定性、可测量的延迟范围、接收器件的非线性效应、系统误差源这4个影响测量精度的主要方面。结果表明，该系统不适于测量λ/2波片；检偏器方位角在±38°范围内，采样间隔小于10°时系统较稳定；接收器件的二次非线性效应产生较大的系统误差；波片初始角度误差和检偏器方位角误差对该系统的延迟测量影响较大；除0\O,180°,360°附近区域外，系统的检测重复偏差在0.1°以内；该检测精度在整个可见光区域基本保持不变。

点衍射干涉仪(PDI)中小孔质量影响参考球面波的质量，加工和装调误差使实际小孔与理想圆孔之间产生了偏差。利用瑞利索末菲衍射公式，对因小孔加工和装调误差产生的边缘粗糙小孔和椭圆小孔的远场衍射波前质量作了详细的分析。小孔边缘的粗糙度主要在衍射波前中引入了三叶形像差，小孔的椭圆度在衍射波前中引入了小量的像散。对于直径在0.4~1.0 μm的小孔，当小孔半径的均方根(RMS)偏差分别为0，15和30 nm时，衍射波前的RMS偏差分别达到10-8λ，10-4λ和10-3λ量级。研究结果表明，小孔边缘的粗糙度对衍射波前偏差的影响十分明显，但基本不影响强度分布；小孔的椭圆度对衍射波前的偏差影响很小，但对强度分布影响较大。实际加工或装调误差产生的椭圆小孔，其椭圆度很小，可以忽略其对衍射波前质量的影响。

提出一种基于特征面片的复杂型面轮廓三维视觉测量方法。该方法包括多模式局部特征检测与匹配、特征面片集初始化、膨胀、滤波等重构过程，其输入是已标定的立体图像，输出是覆盖表面的可视稠密面片集。该方法不需要目标和场景的任何初始边界信息，能够自动检测和抛弃外部点和缺失部分；不需要对邻域特征进行任何平滑处理，仅需通过局部单演特征一致约束、立体极线约束和表面可视性约束来高效地匹配、膨胀和滤波稀疏表面点集，并生成密集表面点集。采用多项式曲面提取算法重建三维几何网格模型，采用子采样法将彩色、纹理等特征融合进三维几何网格，重建高保真的三维实体形貌。

为实现对光学元件的高精度面形测量，建立了一种旋转支撑结构的高精度测量方法。对该方法的理论原理、数值仿真和误差分析等进行了研究。首先根据元件夹持工况仿真分析了支撑变形的特性。接着用泽尼克多项式拟合波面，建立了旋转支撑法的理论模型，并推导出光学元件去除支撑影响后的面形公式。用仿真分析的方式验证了理论模型，对计算的面形结果与理论面形进行了比较分析。最后，分析了影响旋转支撑法测量精度的误差项。仿真分析结果表明，通过两次旋转支撑结构的方式，可以有效地去除元件支撑造成的面形误差，计算值与真实值之间的误差为支撑误差的泽尼克多项式的高阶对称项，满足元件面形的高精度检测要求。

提出通过光栅条纹相位的精密测量，获取光栅高精度位移信息的方法。具体方法是对光栅图像采用多码道设计，用CCD二维图像传感器获取测量段光栅图像多码道信息。对最低码道图形的周期函数序列进行傅里叶变换、基频滤波和逆傅里叶变换获得光栅截断相位分布，其余码道信息提供相位展开的级次，以此获得测量段光栅的绝对相位分布。用光刻的手段制作了实用的绝对编码光栅，基元码道的尺寸是：27.36 μm用于明条纹，27.36 μm用于暗条纹，最小基元码道空间周期为54.72 μm,光栅长度为14008.32 μm。在步长近似3 μm的位移测试中，与比对的标准仪器记录值比较，标准偏差为0.2057 μm，精度在亚微米量级。重复性实验表明，位置测试的稳定性为0.09 μm （标准差），得到600倍以上细分的分辨力。

为了保证夏克哈特曼波前传感器具有高灵敏度的同时又具有较大的动态范围，提出了一种能够有效增大传感器动态范围的数据处理方法光斑归位法。该方法使不规则的光斑回归到各自原来的位置，形成一个规则的光斑阵列，找到光斑阵列中某个光斑与微透镜的匹配关系，进而找到所有的光斑与微透镜的匹配关系。该方法的优点在于光斑不需要被限制在子孔径内且在不增加硬件等其他辅助条件下能够有效地增大夏克哈特曼波前传感器的动态范围。实验验证了光斑归位法的正确性和可行性，结果表明，光斑归位法是正确的且采用该方法的动态范围比传统算法的动态范围提高了25倍以上。

用光脉动法在线测量颗粒浓度和粒度时，必须预知原始光强，但在在线测量中原始光强不仅难以测得，而且极易受环境影响产生变化。假设在短时间间隔内原始光强不发生变化，基于Gregory的光脉动法理论，可以得到颗粒数目浓度比。结合不同时刻浓度比以及透射光信号的标准偏差和均值，可以推导出原始透射背景光强。实验结果证明，该方法得到的原始透射背景光强和预先测得的原始透射背景光强吻合得很好，最大偏差小于1.1%。

提出了一种基于针孔像分析的光学系统调制传递函数（MTF）测量自适应背景校正的方法。由CCD显微系统采集针孔目标经被测光学系统成像后的针孔像，计算线扩展函数，并对其进行自适应背景校正，获取MTF。该方法与传统方法相比，消除了周围环境光照变化的影响，提高了测量精度。为验证所提方法的有效性，对标准镜头进行MTF测试，将测试结果与理论设计值比对，测试结果差异极大值为0.01；与美国Optikos公司的测试结果比对，测试结果差异极大值为0.015；对大像差光学系统的轴上和轴外进行MTF测试，并将测试结果与美国Optikos公司测试结果比对，测试结果差异极大值为0.013。实验表明，该方法可满足对不同像差光学系统轴上和轴外MTF的测量。

为实现动态物体的实时三维测量，提出了一种基于经验模式分解的三频彩色条纹投影轮廓术。将低、中、高三种频率的正弦条纹分别经投影仪红(R)，绿(G)，蓝(B)通道同时投影至被测物面，CCD在另一角度拍摄变形条纹图。将变形条纹图R、G、B三分量互减消减背景干扰，用经验模式分解进行颜色解耦，分离各载频项,进而以傅里叶变换解调相位。以变精度去包裹算法按低、中、高频依次完成包裹相位展开，得到高频载频项的展开相位。计算机模拟时相位解调的标准差小于0.0417 rad，具有较高的测量精度；对比实验和面部表情变化实验进一步说明了方法的可靠性。该方法在单次拍摄下实现了相位的解调及高精度相位的精确展开，为动态物体的高精度轮廓测量提供了有效的手段。

在简要总结各种检测光学球面曲率半径方法优缺点的基础上，提出了利用激光跟踪仪和激光干涉仪测量光学球面曲率半径的新方法。首先，通过激光跟踪仪精确定位测量干涉仪出射球面波前的焦点和待测球面镜的曲率中心点坐标，再调整待测球面镜与干涉仪的相对位置，使待测球面镜达到零条纹干涉状态，用激光跟踪仪测定此时待测球面镜上多点的位置坐标，通过计算分析即可得到待测球面镜的曲率半径。研究和分析了这种测量光学球面曲率半径方法的基本原理，并提出了针对凸球面镜曲率半径的多区域测定平均综合优化的方法。结合实例对一口径为400 mm的球面透镜进行了曲率半径的测量，测量得到其两面曲率半径分别为1022.283 mm(凸面)和4069.568 mm(凹面)，并将该透镜进行了轮廓法测量对比，其相对误差都小于0.05%。

以有机聚合物非对称脊波导为研究对象，采用半矢量有限差分光束传输法(FD-BPM)，系统地分析了不同脊高、脊宽和芯层平板短侧宽度条件下非对称脊形波导的基模截止和单模条件。得出：在芯层高度一定的情况下，基模截止区域和单模区域均随脊高或脊宽的缩小而增大，单模区域随脊形波导芯层平板短侧宽度s的减小而减小；其尺寸以选择芯层厚度h≥1.5 μm，脊高(H-h)≤0.4 μm，脊宽4 μm≤w≤8 μm，芯层平板短侧宽度s=2 μm较佳。研究表明，非对称脊波导单模条件区域仍能满足实际应用要求。

熔石英表面激光损伤发展问题一直制约着激光器的运行通量。采用CO2激光在线熔融修复损伤点，修复后形成一个光滑的高斯坑，去除了损伤点中的裂纹，平滑了凹凸不平的表面，并且在紫外脉冲激光作用下，修复斑再次产生损伤的阈值高于熔石英元件的损伤生长阈值。因此CO2熔融修复技术能有效地抑制损伤发展。通过分析CO2激光作用下熔石英表面的温度分布，讨论修复坑的形成过程，确定激光参数对修复效果的影响，为寻找最佳修复参数提供理论基础。同时利用原子力显微镜(AFM)、轮廓仪细致分析损伤点和修复斑的微细结构，采用有限差分时域方法计算损伤点和修复斑周围的光强分布，探索消除裂纹和平滑表面对抑制损伤生长的作用。

利用共轭反射计装置，开展了真空环境中激光作用下环氧/硅树脂双层结构复合涂层的1.3 μm反射特性研究，测量得到了涂层反射率随样品背表面温度的变化曲线。通过有限元分析和界面热阻修正得到了反射率随涂层温度的变化关系，探讨了反射率随温度的变化机理。研究结果表明，红外连续激光损伤环氧/硅树脂复合涂层，主要表现为底漆热解引发的鼓包分层和面漆热解导致的烧蚀变色；常温下涂层对1.3 μm激光的反射率约为0.80，激光辐照初始时变化不明显，鼓包前后出现波动，测量区涂层鼓包、烧蚀后反射率显著下降，最终保持在一个相对较低值；反射率变化与涂层热解过程、损伤方式密切相关，涂层对1.3 μm激光的反射率变化存在3个特征温度，分别对应底漆热解、面漆热解和表面状态趋于稳定时的温度。

以腔内倍频调Q激光器工作原理为基础，研究了多种形式抽运光分布的情况下倍频光的脉冲形状以及脉冲持续过程中光场分布的时间不稳定性，分析了倍频光光束质量随时间的变化规律。发现腔内倍频调Q激光器输出的倍频光光场分布在脉冲的持续过程中并不稳定，呈持续变化。对高斯型抽运的情况研究发现，减小腔长会使脉冲光场分布的不稳定性减小；而增加抽运光半径与振荡光半径之比则会使脉冲光场分布的不稳定性增加，且脉冲的平均光束质量因子会变大。

He-Ne激光器采用内置法布里-珀罗(F-P)标准具的方法可以获得与633 nm 紧邻的629 nm谱线，这是用传统的镀膜方法无法实现的。分析了由于激光腔内的温度变化引起的629 nm谱线透射窗口的移动。为了得到稳定的629 nm波长输出，估算了F-P标准具的角度调节范围下限。提出了一种大角度范围的压电角度调节机构，应用于F-P标准具的角度调节。同时采用反馈控制算法实现了629 nm波长的稳定输出，稳定输出功率约80 μW。

介绍了利用兰姆凹陷稳频He-Ne激光器的基本结构与腔长调节工作方式，从激光器结构方面对影响其预热时间、频率稳定度和频率重复性的主要因素进行了深入探讨.介绍改进设计的新型微晶玻璃腔体一体化兰姆凹陷稳频He-Ne激光器的基本结构、制作工艺与优势。该激光器腔体采用极低膨胀系数的微晶玻璃材料，反射镜采用石英镜片光胶连接，无应力超高真空铟封形式，谐振腔稳定性好。利用该激光器进行了实验,实验结果表明，该激光器工作中不需要预热，环境适应能力极强，在高低温与冲击振动条件下均能稳定工作，频率稳定度可以达到10-10量级。

研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器利用由单模多模单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上，两端分别与一段单模光纤相连，通过调整偏振控制器的状态，实现了中心波长1542~1560 nm的不同激光输出。单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为18 nm，边模抑制比大于40 dB，3 dB线宽为0.096 nm；进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率，实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。对于可调谐的多波长激光器，通过调整偏振控制器的状态，可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。

针对多目标跟踪过程中存在的遮挡问题，提出了一种固定摄像机场景下的多目标实时跟踪算法。提出基于鬼影判别与背景模型选择更新的背景差法检测运动目标，建立一种融合色度与边缘特征的目标模型.通过定义稳定跟踪队列、临时跟踪队列、跟踪丢失队列以及候选跟踪队列等跟踪器队列，提出基于多级关联匹配的策略实现多目标跟踪遮挡处理，针对新目标、目标合并以及目标消失分别提出判别及跟踪策略。实验结果表明,运动目标检测方法能够抑制鬼影,防止缓慢运动的目标融入背景;同时,验证了目标模型的稳健性，以及跟踪算法能够在遮挡、交错等复杂情形下有效地跟踪多目标。

制备出大液晶微滴的具有压光效应的聚合物分散液晶膜，给出样品按压前后偏光显微镜对比照片。提出压缩液晶微滴模型，采用Fortran软件模拟计算了压光效应液晶微滴双折射透光率分布，用Origin软件作图，计算结果绘图与偏光显微镜图片一致。定义按压后液晶微滴圆球变扁球的扁平度，计算按压后序参数与扁平度的关系，说明按压作用使液晶微滴形同单轴晶体，进而对聚合物分散液晶膜压光效应给出原理解释。

利用单束800 nm飞秒激光在掺杂了Al的ZnO薄膜中制备了纳米周期条纹结构。研究了不同能流密度的飞秒激光在照射不同的时间后，表面纳米周期结构的变化规律及其形成机制。利用He-Ge激光器作为激发光源，研究了ZnO:Al薄膜的光致发光特性及其与纳米周期结构的关系。结果表明，近带隙发光增强的主要原因是800 nm飞秒激光在诱导纳米周期结构的同时对ZnO:Al薄膜的淬火作用和周期纳米条纹对He-Ge激光的吸收增加。

在体研究了人体手厥阴心包经及其周围非经络组织的光传输特性。应用点阵结合法对包含手厥阴心包经的一个区域漫射光强度空间分布进行了无损测量。并对该区域的漫射光强度进行了整体分析，在漫射光强度分布的三维图上观察到有明显的线状凹陷，其位置与经络两侧的肌腱相吻合。结果表明,该方法可以有效地测出体表漫射光的空间分布。将实验数据进行三次样条插值处理，发现光波沿手厥阴心包经方向和其他非经络方向传播时的衰减程度存在明显的差异(p<0.05)。在比较的5个方向中，手厥阴心包经方向为漫射光强度衰减最小方向，并且与经络方向偏离越大，漫射光沿该方向衰减越快。

采用单模光纤后向瑞利散射的一维脉冲响应模型，数值模拟了相位光时域反射计(OTDR)中80 m探测光纤对1550 nm波长的纳秒激光脉冲的瑞利散射波形特性。模拟给出了影响波形的各种物理参数(折射率、激光频率和脉宽等)变化时的相应瑞利散射波形，理论分析得到了这些参数影响瑞利散射波形变化规律：随着光纤折射率逐渐增大,第一峰漂移量增大，瑞利散射波形峰密度逐渐减小；随着激光频率的增大，第一峰漂移量周期性振荡衰减，瑞利散射波形峰密度增大；随着脉宽的增大，第一峰漂移量周期性振荡衰减，瑞利散射波形峰密度减小，峰值功率不断增大。

大视场、高分辨力星载成像光谱仪已成为空间遥感的迫切需求。根据大视场、高分辨力的研究目标，提出了先视场分离分光再用分色片分光的设计方法，分析了视场分离分光的原理。设计了一个全反射式星载成像光谱仪光学系统，该系统由指向镜、11.42°远心离轴三反消像散（TMA）前置望远系统和4个Offner凸面光栅光谱成像系统组成，通过恰当选择4个光谱成像系统的变倍比来实现2种探测器的匹配。运用光学设计软件CODE V对成像光谱仪调制系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析。分析结果表明，光学系统在各个谱段的光学传递函数均达到0.7以上，完全满足设计指标要求；同时证明了设计方法是可行的。

波前拟合能力分析是变形次镜研制工作的重要组成部分，是基于变形次镜的新型自适应光学系统研制的重要基础。以拟合误差为评价标准，采用有限元计算所得驱动器影响函数对1.8 m望远镜变形次镜四个备选方案进行了泽尼克(Zernike)多项式、Kolmogorov湍流大气畸变相位屏拟合能力分析.结果表明73单元变形次镜波前拟合能力较强，对前44项Zernike多项式拟合误差均小于0.5，对10000幅Kolmogorov湍流大气畸变相位屏拟合误差均值为0.0541。分析了变形次镜不同位置单个驱动失效条件下的波前拟合能力，表明靠近通光口径边缘驱动器失效对变形次镜波前拟合能力影响较大。基于分析结果，确定了变形次镜方案。

针对现有光学加工抛光头运动方式由于光栅形或螺旋形等对称扫描方式带来的运动轨迹间的迭代误差，提出随机轨迹抛光运动方式。随机轨迹方法通过随机轨迹算法随机生成镜面离散点的抛光顺序和抛光轨迹，采用随机轨迹驻留时间补偿方法控制镜面离散点的驻留时间，对各个点进行相应大小的材料去除。实验结果显示，随机轨迹方法产生的抛光运动轨迹表现为混乱分布，从而把运动轨迹间的迭代误差均匀分布在整个镜面上，与规则运动轨迹方式相比降低了轨迹误差分布。

提出了一种具有增大焦深特性的改进型分形波带片(FZP)。分析并推导了改进型分形波带片基于优化参数w的周期公式；计算了改进型分形波带片在菲涅耳近似下的衍射光场分布以及对应的横向光场分布特性因子，包括分辨率因子（G），施特雷尔比(S)以及旁瓣强度因子(M)；同时分析了在不同的径向坐标r和r2下的改进型分形波带片的焦深特性，结果证明在径向坐标r下，改进型分形波带片的焦深是常规分形波带片焦深的1.5倍以上。分别从横向和纵向两个方面分析了改进型分形波带片的光场分布，结果表明，在宽带光照明下，改进型分形波带片的焦深也大于常规的分形波带片。

像旋转是影响和限制成像质量的一个重要因素。像面反射镜不随扫描反射镜同步旋转时，就会在焦平面上产生像旋转，导致地面信息丢失和图像分辨率明显下降。为了提高航空遥感相机的动态分辨率，必须对遥感相机进行像旋转分析。根据光反射矢量理论，对具有三反射光学系统的航空遥感器的成像特性进行研究。将整个遥感相机抽象为一个简单数学模型。在笛卡儿坐标系中，通过数学坐标变换的方法，对扫描反射镜沿俯角和位角方向的旋转对像质产生的影响做定量分析。扫描反射镜沿俯角方向旋转引起像旋转，沿位角方向旋转可以对前向像移进行补偿。通过分析，为设计一种对偏流角进行补偿的机构以及控制时间延时积分(TDI) CCD的积分时间提供理论依据。结果表明，该方法的同步旋转误差小于1/3 pixel，能够获得优质图像，从而提高整个系统的传递函数。

基于光束在各向异性单轴介质中的傍轴矢量传输理论，对可控空心光束(CDHB)在单轴晶体中的传输特性作了研究。得出该光束在单轴晶体中传输的横向慢变振幅的表达式，并利用此表达式作数值计算，研究了CDHB在单轴晶体中的传输特性。研究表明，可控空心光束在单轴晶体中传输时，控制参数ξ和光束阶数N的取值对其光强分布有较大的影响。随着控制参数ξ的增大，光束的暗斑尺寸也随之增大，光强则减小；研究还发现，当光束的阶数N增大时,光束的暗斑尺寸也随之增大，光强则减小；随着光束传输距离z的增加，中心光强逐渐加强，光强分布不再保持原来暗中空的特性。

基于Tokuda-Lee-Low-Pines变分法研究了温度对非均匀抛物限制势下量子棒中弱耦合极化子有效质量的影响，推导出量子棒中弱耦合极化子的有效质量m*随量子棒纵横比e′、电子声子耦合强度α和温度参数γ的变化规律。数值计算结果表明，量子棒中弱耦合极化子的横向有效质量m*‖和纵向有效质量m*z均随电子声子耦合强度α的增加而增大，随温度T的升高而减小；量子棒中极化子的横向有效质量m*‖随量子棒纵横比e′的增加而增大，纵向有效质量m*z随e′的增加而减小。

提出了一种面向实时视觉芯片的高速CMOS图像传感器。该高速图像传感器主要包括CMOS像素单元阵列、相关双采样(CDS)阵列、可编程增益放大(PGA)阵列、单次比较模数转换(ADC)阵列和控制模块。该传感器集成了光信号采集和行并行信号处理等功能，以大于1000 frame/s的速度输出数字信号或数字图像，同时实现了行并行方式的固定模式噪声消除、编程控制输出信号动态范围调节、连续8位行并行模数信号转换的功能。采用0.18 μm 1P6M CMOS工艺实现了高速图像传感器，芯片面积为2.2 mm×2.6 mm。测试结果表明，该芯片可以完成实时高速光信号采集及处理，适用于集成高速实时视觉芯片系统。

基于T矩阵方法，给出了随机取向、轴对称、含核椭球粒子的散射计算方法，散射体的核和外壳均可为非球形粒子，内层粒子和外层粒子可以为同心也可为不同心，整个粒子具有轴对称性。以含核椭球粒子为模型，计算了含有吸收性内核的水凝物气溶胶的散射特性，分析了核的大小、形状以及位置对后向散射的影响。计算结果表明，后向散射对内核的形状、大小、位置以及外壳的形状非常敏感。

采用稳态发光光谱、瞬态发光动力学测量等手段，对两种钌配合物［Ru(bpy)3］(ClO4)2和［Ru(bpy)2HPIP］(ClO4)2的发光性质进行了研究。稳态发光光谱表明［Ru(bpy)2HPIP］(ClO4)2发光明显偏弱；皮秒瞬态发光动力学测量显示［Ru(bpy)2HPIP］(ClO4)2的激发态弛豫过程存在皮秒量级的快过程，可能与由于HPIP配体的存在,使电荷转移态和溶剂分子产生氢键作用有关。纳秒瞬态发光动力学测量的结果则显示了所有样品共同具有的瞬态发光衰减过程，实验结果符合能隙定律，推断其来自没有和溶剂分子形成氢键结合的配合物的激发态弛豫过程。

基于多层膜技术的劳厄(Laue)透镜能实现硬X射线纳米级聚焦，在X射线微纳分析领域具有重要的应用前景。基于衍射动力学理论，分析了X射线在多层膜劳厄透镜中的传播，计算了不同结构的多层膜劳厄透镜对8 keV X射线的聚焦性能。结果表明，最外层厚度为5 nm的倾斜多层膜劳厄透镜可获得5.7 nm的聚焦光斑和26％的平均衍射效率。

对复合组分材料的应用和需求日益广泛，但如何精确地测量其定量结构信息仍是一个亟待解决的难题。建立了复合组分结构模型，利用X射线同轴相衬成像和相位恢复方法，分别进行了计算机模拟和实验研究，系统地分析了复合组分材料不同的密度差异对X射线相衬成像和相位恢复精度的影响以及噪声对定量相位恢复的影响。实验结果表明，利用X射线定量相衬成像技术可以实现复合组分材料的无损清晰分辨和精确测量，这在材料科学尤其是复合组分材料的制备，如多层核聚变靶丸，以及生物医学应用，特别是在血管成像的应用方面，都会发挥很好的作用。