研究了一种掺杂亲水性纳米氢氧化镁颗粒的丙烯酰胺基光致聚合物厚膜的全息存储特性。用Ar+激光器514 nm波长的光对材料进行曝光，实验结果表明，在丙烯酰胺基光致聚合物全息材料中掺入氢氧化镁纳米粒子，不仅有效地提高了材料曝光记录过程中的维度稳定性，抑制材料的体积缩皱，而且衍射效率和其他全息性能参数都有了一定的改善。同时存在一个最佳的掺杂浓度，使得材料的最大衍射效率可以达到93.7%，最大折射率调制度达到2.13×10-3，样品缩皱率减少为1.61%。将模拟图像存入样品，得到的衍射再现图像的保真度较高。所有这些结果表明，将亲水性氢氧化镁纳米粒子分散在丙烯酰胺基光致聚合物中是一种改善材料全息性能的有效方法。

采用固相法以Li2SO4作助熔剂制备了Yb3+:Y3NbO7多晶，通过X射线粉末衍射用Rietveld全谱拟合确定了其结构，研究了它的吸收和光致发光。Yb3+:Y3NbO7的光致发光峰位于973，1040和1083 nm；吸收谱峰位于863，975和1040 nm。Yb3+:Y3NbO7表现出强的晶场能级分裂，基态晶场分裂约为1022 cm-1。Yb3+:Y3NbO7具有比Yb3+YAG更宽吸收光谱和发射谱，有利于实现超短脉冲和可调谐激光输出，有望成为新型Yb激光材料。

对磁控溅射法制备的氧化钒(VOx)薄膜在N2气氛中进行了不同时间的450 ℃退火实验，并研究了其退火前后的形貌、结构、成分和电学特性的变化。电阻温度特性测试表明，退火后薄膜的电阻(R)和电阻温度系数(TCR)都明显增大。从扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）图像可以观察到，薄膜在退火后其晶粒尺寸和粗糙度都大大增加。由X射线衍射（XRD）分析得知薄膜退火前是非晶的，而在退火后出现V2O5(0 0 1)和VO2(0 1 1，1 -1 0)以及V2O3(1 1 3)结晶相。X射线电子谱（XPS）定量分析表明薄膜在N2气氛中退火也被氧化了，这是由于薄膜表面的吸附氧转化为晶格氧所致。

提出了一种基于多孔硅薄膜的光纤法布里珀罗(F-P)湿度传感器。多孔硅薄膜在一定相对湿度的环境下由于毛细冷凝作用，孔隙中的液态水的体积趋于动态平衡。液态水的平衡体积随着相对湿度的增加而增加，使得多孔硅薄膜有效折射率随之改变，从而导致反射光谱漂移。在理论研究的基础上，经实验验证了多孔硅薄膜用于湿度传感器的可行性。相对湿度从11%变化到97%时，波长漂移了9.6 nm。通过对实验结果的拟合，推算出不同相对湿度环境下，多孔硅薄膜的有效折射率值。同时从感湿机理出发讨论了不同相对湿度下的有效折射率变化，得出了与实验结果一致的红移结论。

根据GeC薄膜折射率可调的特点，采用磁控溅射技术，在Ge基底上沉积了不同折射率的GeC薄膜以及类金刚石(DLC)膜和红外双波段保护膜。利用红外光谱仪测试了样品的红外透射光谱，利用偏光显微镜和显微硬度计测量了样品的维氏硬度。结果表明，GeC,DLC以及红外双波段保护膜均能显著提高样品的显微硬度；红外双波段保护膜在3.7~4.8 μm和7.5~10.5 μm波段范围内的平均透射率均高于94%，样品硬度高于单层GeC薄膜和DLC薄膜。红外双波段薄膜样品通过了GJB2485-95规定的环境实验。

采用湿化学法，以石墨粉为原料，脱氧胆酸钠为表面活性剂，水为溶剂，利用超声波分散技术制备石墨烯水溶液；利用台式匀胶机制得石墨烯薄膜，并通过紫外吸收光谱对石墨烯溶液和薄膜进行了表征。采用锁模光纤激光器对石墨烯的可饱和吸收特性进行了研究。结果表明，石墨烯溶液和薄膜均具有非线性可饱和吸收特性，且其可饱和吸收特性无波长选择特性。石墨烯成本远远低于作为锁模器件的半导体可饱和吸收镜(SESAM)，具有类可饱和吸收体无法比拟的优势。

苯酚、间甲酚和百里酚由于光谱重叠严重，用常规的分析法较难直接检测。采用三维荧光光谱技术与平行因子分析相结合的方法可同时测定苯酚、间甲酚和百里酚。结果表明，在苯酚、间甲酚和百里酚共同存在下，用平行因子算法得到的苯酚和百里酚分辨结果较好，平均回收率分别为(95.23±2.55)%和(102.8±1.97)%；间甲酚得到的分辨质量浓度偏离实际质量浓度较大。同时，研究了3种酚类的两两混合物，得到的结果优于3种酚类共同存在下得到的结果，用品质因子评估了算法的准确性。实验结果表明，用平行因子算法与三维荧光光谱分析相结合能够同时测定苯酚、间甲酚和百里酚混合物，选择性好，检出限可达1 μg/L。

在激光熔覆中，金属粉末粒子的运动情况直接影响熔覆的效果。由于金属粉末粒子的平均直径只有50 μm，同时因为其相互间碰撞，运动行为极其复杂，所以粒子的运动很难测量。讨论了应用数字粒子图像测速来对粒子的运动进行测量的方法，采用这种方法，可以通过两张具有一定时间间隔的图片来确定粒子流的位移矢量场。速度场可以通过位移场除以时间间隔得到，从而确定粉末流的汇聚角、发散角以及纵横方向的速度分布。结果表明，粒子测速方法可以满足粉末测速的需要，对激光熔覆工艺具有指导作用。

研制了Yb3+掺杂增益导引折射率反导引（Yb3+GGIAG）光纤的纤芯和包层玻璃材料，采用套管法拉制了Yb3+GGIAG光纤，纤芯直径为120 μm，内包层直径为220 μm，外包层直径为260 μm，纤芯与包层折射率差Δn=-0.00094。测试不同长度的Yb3+GGIAG光纤，发现当单模信号光通过Yb3+GGIAG光纤时，光束质量因子M2x≈2.724；M2y≈2.642，结果表明该光纤具有近似单模的特性，经计算光纤模场直径大于150 μm。

利用溶胶凝胶法制备了双掺杂ZnO(Al,La)透明导电薄膜，在还原气氛（N2和H2的体积比为VN2VH2=964）下退火。通过X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度仪、扫描电镜(SEM)和双电测四探针等仪器重点考察了ZnO(Al,La)薄膜的退火温度和Al掺杂量对薄膜微观结构、表面形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明，随退火温度的升高，薄膜的（002）晶面择优取向生长趋势增强，平均晶粒尺寸增大，电阻率降低，透光率上升；随着Al掺杂摩尔分数的增加，晶粒尺寸减小，晶粒间间隙增多，电阻率先降低后升高。在Al的掺杂摩尔分数为1%，退火温度550 ℃，薄膜最低电阻率为1.78×10-3 Ω·cm，可见光平均透光率大于85%。

研究了含化学混杂CdS-PVK纳米复合材料聚合物体系的光折变效应，其中以CdS纳米粒子为光敏剂，聚乙烯咔唑（PVK）为载流子输运剂，4-(4-硝基苯偶氮)苯胺染料(DO3)为非线性生色团，9-乙基咔唑(ECZ)为增塑剂。采用透射电子显微镜（TEM）对化学混杂CdS-PVK纳米复合材料的形貌和CdS尺寸进行表征。研究了CdS-PVK纳米复合材料的发光特性，实验结果表明，CdS纳米粒子与PVK之间存在电荷转移。采用循环伏安法研究了DO3的氧化还原电势，结果表明DO3与PVK之间能级匹配。双光束耦合实验证明了CdS-PVKDO3ECZ体系的光折变特性，在无外加电场下，获得的二波耦合增益系数为34.5 cm-1，衍射效率达到3.4%。

随着材料科学、结构力学的飞速发展，碳纤维增强复合材料(CFRP)越来越多地应用于航空产品中。CFRP在生产过程中易于产生分层缺陷，难以利用传统检测方法进行检测。红外热波成像检测技术能够对脱粘型缺陷进行准确定位及尺寸测量，然而对于深度测量方面还处于初级研究阶段。利用脉冲红外热成像检测技术对CFRP中不同大小及深度分层缺陷进行检测，通过对不同时刻检测表面的温度时间曲线进行比较与处理测量缺陷大小，通过对对数时间曲线进行二次微分方法测量缺陷深度。同时，将测量结果与实际缺陷尺寸及深度进行比较，分析此种方法对缺陷大小及深度的检测精度。检测结果表明，脉冲红外热成像方法对宽深比大于3的缺陷，大小检测精度均低于10%，对缺陷深度的检测精度随深度增加及尺寸减小而降低。

光学/激光隐身涂层隐身效果的影响因素较多，难以对其综合隐身效果进行准确的量化评价。为准确量化光学/激光隐身涂层的综合隐身效果，运用层次分析法(AHP)对影响光学/激光隐身涂层隐身效果的各因素进行了权重分配，根据所得权重集运用模糊综合评价方法建立光学/激光隐身涂层的隐身效果综合评价模型，量化涂层的隐身效果。使用光学/激光隐身涂层样品对综合评价模型进行了应用和分析，结果证明该评价模型可以较准确地量化涂层的综合隐身性能，能够为涂层的优选提供科学的决策。

针对斜入射激光辐照光学薄膜的情况，将激光的电矢量正交分解为s偏振和p偏振，并从麦克斯韦方程组出发，求得激光在膜层中传输的电磁场分布，进而对薄膜的光学特性进行了数值分析。以高反膜为例，结果表明：随着入射角的增大，s偏振光的反射率、透射率和吸收率有微小的浮动；而p偏振光的反射率、透射率和吸收率有明显的变化，其反射率逐渐减小，透射率和吸收率逐渐增大；在高反膜中心波长附近，s偏振光和p偏振光均有一高反宽带，与s偏振光相比，p偏振光的宽带明显变窄，且p偏振光的吸收率相对较高。

提出了一种求解共焦镀层理想导体椭球粒子对任意角度入射高斯波束散射的解析方法。利用椭球矢量波函数把入射和散射电磁场展开，待求的展开系数由适当的边界条件推出的线性方程组确定。对于理想导体和镀层理想导体椭球粒子，给出了归一化微分散射截面的数值计算结果，并讨论了其散射特性。

制备了两种基于锰酸盐氧化物异质结LaxCa1-xMnO3/Si（x=0.67和0.40）的激光探测器，并分别研究了在532 nm和1064 nm激光辐照下，两种异质结探测器的光生伏特效应。在532 nm激光辐照下，具有较好整流特性的异质结产生的光生伏特电压也较大。在激光打开和关闭时，都观测到了异质结光伏信号的瞬态响应峰值，且该峰值随斩波频率不断增大并在频率较大时趋于饱和。在1064 nm激光打开和关闭时，异质结光伏信号的瞬态响应具有明显的双峰现象，双峰的出现是光电效应与热电效应共同作用的结果。

采用基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)的平面波超软赝势方法(PWP)分别对GaN和Cu吸附在GaN(0001)2×2表面atop、H3、T4不同位置的体系进行了几何结构优化，分别计算了GaN和Cu吸附GaN的两个体系的吸附能、能带结构和电子态密度。计算结果表明，在Cu吸附的GaN(0001)表面体系中，相比于Ga和N原子的上面位置，孤立的Cu原子最优先吸附在3倍原子层下的面心位置。Cu吸附的GaN(0001)表面体系呈现出半金属性，并且呈n型导电特征，这表明了Cu作为GaN器件电极的可行性。

通过在苄叉环戊酮分子骨架外围引入不同数目羧酸钠基团，合成了4种水溶性的苄叉环戊酮染料，系统研究了它们的光物理和光化学性质。结果表明4种染料在修饰后水溶性都大幅提升。它们在近红外波段都具有较大的双光子吸收截面，而且在可见光照射下均能快速产生单线态氧和超氧负离子两种活性氧物种。单光子光动力实验结果表明4种新染料的暗毒性都较低，但只有Y1展现出强的光动力活性，说明保持适度的脂溶性对光敏药物非常重要。进一步的细胞实验显示，染料Y1对人直肠癌1116细胞产生了明显的双光子损伤效应。这表明Y1在双光子光动力治疗上有很大的应用潜力。

采用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势方法的DMol3软件，对ZnO纳米线表面在非H钝化和H钝化两种情况，及N原子掺入位置不同的情况进行了理论计算，并系统地分析了其结构参数、掺杂形成能及电子结构。研究结果表明，这两种表面的情况下，ZnO纳米线在生长方向［ 0 0 0 1 ］面的晶格参数发生了较大变化，同时，H的钝化使Zn-O键键长增加，并导致掺杂时N原子更加容易在表面富集。此外，在这两种表面的情况下，掺杂的N原子越靠近表面，其固溶度越高，导电性越强，越容易形成良好的p型ZnO纳米线。

针对1Cr13马氏体不锈钢粉末的激光直接成形性能进行了实验研究，观测了成形薄壁件中显微硬度和典型微观组织结构沿高度方向上的分布，通过实时记录基板中两个特定位置的完整热历程分析解释了1Cr13不锈钢薄壁件中微观组织和显微硬度分布特点的形成原因。研究结果表明，由于多层堆积过程，激光直接成形1Cr13不锈钢薄壁件中的微观组织及显微硬度具有独特的分布特点，薄壁件与基板连接区域由于珠光体的存在使得硬度达到350 HV以上，其它区域微观组织结构趋于均匀一致，硬度稳定在200 HV。

针对传统微小孔制造工艺在加工过程中遇到的微冲头的制造、冲头与模具的对准性等难题，提出一种基于激光驱动飞片技术实现对工件微冲裁的新工艺。由于飞片在强激光的辐照下会产生较高的动能，当其碰撞到工件上时会产生强大的动态加载压力，结合模具的限制作用，便可实现对工件的冲裁。利用微铣刀在印刷电路板上加工出直径为1 mm的微小孔作为模具，调节作用于飞片上的激光能量大小，实现了对铜箔工件的冲裁，利用XTZ-FG型体式显微镜和蔡司公司AxioCSM700真彩色共焦扫描显微镜对实验结果进行了观察，发现冲裁后的工件不但具有规则的圆孔特征，而且具有较好的光洁度。用数值模拟的方法对该冲裁过程进行分析，证明了该工艺的可行性，为减少实验次数、优化工艺参数奠定了基础。

为了在碳钢表面获得具有耐磨和耐蚀性能的铁基涂层，采用CO2气体激光在45#钢表面制备了D577合金激光熔覆涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和往复摩擦磨损试验机分析了熔覆层的显微组织，测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。试验结果表明，涂层由单相奥氏体组成，涂层与基体形成了良好的冶金结合，无裂纹、气孔等缺陷；涂层显微硬度达630~650 HV，纳米压痕硬度为8.58 GPa，弹性模量为235.82 GPa；D577合金激光熔覆层可以明显改善基体45#钢的耐磨性和电化学腐蚀性能。

具有高光束质量的高重复频率、窄脉冲的光纤激光器种子源在主振荡功率放大(MOPA)型高功率脉冲光纤激光器中扮演着重要的角色。报道了一种基于高速激光二极管（LD）直接调制的、多级光纤放大的高重复频率线偏振Yb脉冲光纤激光器的种子源研制工作。通过自行研制重复频率和脉冲宽度可调、工作性能稳定的高速驱动电源，直接驱动工作波长为1064 nm的尾纤输出半导体激光器,并采用两级级联的Yb光纤放大器进行放大，实现了重复频率在5 kHz~10 MHz间可调、脉冲宽度在20~200 ns间可调、工作波长为1064 nm的线偏振激光输出。在重复频率200 kHz、脉宽为100 ns时，获得平均输出功率800 mW，偏振抑制比超过25 dB，光束质量因子接近1的近衍射极限线偏振脉冲激光输出，可以作为高重复频率脉冲激光种子，经过后端放大能获得更高功率的脉冲激光输出。

可调谐液晶光子晶体是通过加电场、光场或改变液晶温度来改变液晶指向矢的方向，进而改变液晶折射率达到控制光子带隙的目的。运用平面波展开法（PWM）对圆柱、方柱及正六边柱构造的二维可调谐液晶三角格子光子晶体的禁带进行仿真模拟，讨论了基底材料分别为Ge和Si情况下，柱子形状、旋转角度和填充比的变化对二维苯乙炔型液晶光子带隙的影响。发现均无完全光子禁带出现，而通过改变液晶折射率可得到大调谐范围的TE偏振光。该结构参数可为制造大调谐范围的场敏偏光片提供理论上的指导、同时也为波导光开关、可调谐滤波器和光衰减器的研制提供理论上的根据。

用荧光光纤测温法对电火工品的电磁脉冲危害进行测试。从荧光测温的理论和实验两方面证明了该方法的可行性。根据不同温度下受激荧光材料发出的荧光的寿命不同，确定电火工品的温度，进而得到感应电流，最后完成电火工品的电磁脉冲危害测试。实验数据表明，本文方案可以精确、实时地对电火工品电磁脉冲危害进行测试，对研究电火工品的安全性与可靠性具有一定的意义。

模式耦合、弯曲畸变、弯曲损耗是大模场光纤激光中重要的考虑因素。为了研究模场畸变对于大模场光纤光束质量的影响，理论研究了阶跃光纤的模式耦合和模场畸变的特性。计算了有效弯曲半径经历渐变和突变情况下，模式功率随传播距离和有效弯曲半径的关系。数值计算结果显示，弯曲半径经历匀滑的变化过渡到直光纤，当最小有效弯曲半径大于3 cm时，畸变基模激发的高阶模就可以忽略。而弯曲半径经历突然的变化过渡到直光纤，这个最小弯曲半径需大于20 cm时，畸变基模激发的高阶模才可以忽略。

纯相位空间光调制器由于其高光能利用率和高衍射效率而得到广泛的应用，但在实际应用中，有时需要对光束的振幅和相位同时进行调制。为实现基于纯相位空间光调制器进行复振幅调制的目的，利用调制相位光栅的相位深度改变其在正一级方向的衍射效率，并通过数值反演计算出相位光栅的调制因子，进而构建可实现复振幅调制的纯相位传递函数。在理论分析的基础上，利用纯相位空间光调制器实现了贝塞尔振幅调制螺旋相位结构对平面波的夫琅禾费衍射并得到了环形光束，实验结果与理论值吻合，证明了基于纯相位空间光调制器复振幅调制方法的有效性。

利用反射式空间光调制器搭建了折叠式4f脉冲整形系统。基于遗传算法和该折叠式4f脉冲整形系统，利用相干控制技术成功的优化了染料香豆素151的双光子荧光强度，使该双光子荧光强度提高了6%。结合理论模型，对香豆素的双光子荧光的优化机理进行了讨论。

高功率单频光纤拉曼放大器（SF-FRA）的输出功率往往会由于受激布里渊散射（SBS）的出现而受到限制。从SF-FRA中SBS因素限制下的强度耦合方程组出发，讨论了SBS因素对不同拉曼增益光纤长度的SF-FRA输出功率的限制作用，比较了不同的应力场施加方案对SBS抑制效果的影响，提出了优化后的应力分布施加方案。数值模拟结果表明，在拉曼增益光纤中引入应力梯度分布，可使得SBS的增益谱变宽，增益系数降低，进而实现对SBS的抑制；在光纤对应力的承受范围内，所施加的应力的位置、份数、每段光纤上的应力大小、应力施加均匀性等对放大器性能都有较大影响；采取优化后的应力施加方案，可将SF-FRA的输出功率提高近一倍。数值模拟结果为实验研究高功率SF-FRA中SBS的抑制提供了理论指导。

对大功率光纤激光器空间多点抽运模型进行了算法研究。通过对空间多点抽运模型的特点进行分析，推导出一种近似快速解法。这种解法能够迅速计算出激光及抽运光沿光纤的功率分布状况以及输出功率，计算误差百分比约为1%，最高达到0.2%；在计算时间上为微分方程数值解用时的2%~17%。这种近似快速解法解决了空间多点抽运模型中微分方程数值解法运算量大、计算时间长的问题，可利用该模型快速准确地对激光器抽运方式进行设计和优化。

理论和实验研究了光子晶体光纤之间的熔接损耗。采用有限元法（FEM）结合完美匹配层（PML）,对包层为三角形栅格结构的2根相同的光子晶体光纤（PCF）之间的熔接损耗进行了理论计算分析。结果表明，当2根光纤的光轴对准时，固定其中一根光纤，绕光轴旋转另一根光纤会导致模场失配，从而产生旋转损耗。旋转损耗随旋转角度周期振荡，且与空气孔直径相比，孔间距对旋转损耗的影响较大。优化选择熔接机参数，避免空气孔塌缩和熔接点处产生气泡，实验测量了这2根相同光子晶体光纤之间熔接后的最大和最小光功率输出，得到其熔接损耗差与理论计算得到的最大旋转损耗一致。实验进一步降低了光子晶体光纤之间的熔接损耗。

生物传感器在环境监测、食品分析、**和医学等领域有着广泛的应用，其中光纤生物传感器由于高灵敏度和低噪声的特点而最受关注。作为光纤生物传感器的一种，液芯光学环形谐振传感器（LCORR）物理尺寸小，Q值高（理论可达109），很有希望成为未来敏感化、小型化和集成化传感器的平台。在理论和实验上对该种器件进行了详尽的研究, 尤其改良了制备工艺,将外腐蚀与加热拉伸工艺交替结合, 精确调控拉伸速率，制备了壁厚超薄（1.5 μm）的微细玻璃管；采用微纳光纤耦合的方法，通过向其中注入纯水、丙酮和不同浓度的NaCl溶液来对其Q值、灵敏度等性质进行了检测。最终制得的液芯环形谐振器灵敏度高达约61.5 nm/RIU，并具有较好的稳定性。

为了分析低温Yb:YAG放大器的放大特性，基于Yb离子抽运动力学及脉冲放大特性，对低温下Yb:YAG激光放大器的放大性能进行了理论研究，计算了不同晶体尺寸、不同掺杂浓度、不同温度以及不同抽运功率密度下的放大性能，建立了低温下热分析三维模型，对低温热管理效果进行了数值模拟。结果表明抽运功率密度、激光晶体尺寸、工作温度等参数对激光器效率均有显著影响，在100~300 K的温度范围内随着抽运功率的增大，最佳工作温度逐渐上升，不同尺寸的晶体在相同抽运功率密度下，最佳工作温度也不同。在低温强抽运条件下，较厚晶体的热管理效果优于较薄晶体。

自适应光学技术是缓解大气激光通信中大气湍流影响的有效途径之一。建立了湍流大气激光通信的系统模型以及误码率(BER)等评价指标模型,仿真对比了各种湍流强度下发射端自适应光学校正与接收端校正对大气激光通信质量的改善效果。结果表明，自适应光学可以有效地提高接收端光功率、降低系统误码率。在收发口径为250 mm的情况下，接收端自适应光学的校正效果要明显优于发射端校正。但是，发射端校正对光强起伏有一定抑制作用，而接收端校正则不能有效抑制光强起伏。因此，从误码率的改善效果看，发射端自适应光学的作用与接收端自适应光学的作用非常接近。

为满足激光应用系统中高分辨率、高帧频、大动态范围要求，使用常规CCD作为探测器设计了一种高速相机成像系统。介绍了行间转移面阵CCD芯片KAI-2020D的工作原理、时序信号的产生及驱动、双路图像数据的整合及输出电路设计；采用高度集成视频处理芯片产生各高速时序信号并使用高速驱动器以满足水平转移信号驱动要求；采用控制器内部的存储器实现图像数据的整合和异步降频等信号处理；通过电子快门实现曝光时间的数字控制以克服CCD固有动态范围不满足入射光强变化范围要求。实验结果表明：该相机系统的曝光时间5级可调，单级曝光时间为100～2000 μs，信噪比大于40 dB，动态范围不低于58 dB，基本满足激光应用系统的要求。

高分辨率空间遥感器要求大系统口径，然而单块大口径主镜的制造非常困难，而且受到运载火箭整流罩尺寸的限制，主镜口径增大程度有限，所以人们采用分块子镜拼接成一个整镜的方案来解决这一问题，但是分块子镜面形误差和曲率半径的不一致性会影响到整个系统的性能。提出利用位于出瞳处的变形镜对上述误差进行校正的方案，替代了现行的利用分块镜自身致动器进行校正的方法，并且进行了仿真分析，结果表明，该方案在一定条件下可以很好的补偿上述两种误差。

提出了一种金属介质膜消偏振分光镜设计，采用针（needle）方法对该设计进行了优化处理，给出了消偏振分光镜的反射率与反射相移的计算机仿真结果，并分析了入射角对此消偏振分光镜性能的影响。消偏振分光镜在振幅和反射相位两个方面都达到了预期的目标，而未考虑透射相位。在540~560 nm的范围内，45°入射光线的2个偏振分量的反射率与目标反射率50%的偏差小于0.22%，反射相移小于0.29°。当入射角偏离1°时，其对2个分量的反射率影响较小，而对反射相移影响稍大。

以HF气体检测为例，简要介绍了基于数字式控制模块的可调谐半导体激光吸收光谱学方法的工业气体分析技术。为了降低噪声干扰对系统监测的影响，针对工业现场环境，设计完成了集数字信号发生器,数字锁相放大器和数据采集卡与预处理等多重功能的数字式控制模块，替代了先前系统所采用的模拟单板结构和系统转接板等孤立单元。同时，为了降低系统因环境温度变化和其它干扰等因素带来的中心吸收波长漂移对最小二乘法应用的影响，采用信号相关方法实时锁定与调整激光器输出波长在待测气体吸收线中心位置，完成对浓度的实时计算。测试结果证明采用数字控制模块和数字处理方法在系统体积、成本以及灵敏度、稳定性和降低信号畸变等方面都对仪器的整体性能有较大的改善。

利用分子束外延方法生长的InP/InGaAs/InP双异质结材料，通过台面成型、有效钝化和欧姆接触电极制备等工艺，制作了512×1元的背照射InGaAs光敏芯片，光敏芯片响应波段为0.95~1.7 μm，平均峰值响应率约为0.97 A/W。512×1元光敏芯片与512×1元电容反馈互导放大器(CTIA)读出电路通过基板间接倒焊互连后形成512×1元近红外InGaAs模块。两个512元模块经过有效元交叠的方式拼接形成1024×1元近红外InGaAs线列焦平面组件，并被封装于带热电致冷器的金属管壳中，室温下组件的响应非均匀性为5.8%，盲元率为0.6%，平均峰值探测率为6.10×1011 (cm·Hz1/2)/W。采用热电致冷器可以稳定组件工作温度，在5 ℃时组件功耗为3.10 W。

报道了一台全固态、高亮度、亚纳秒级的1.319 μm连续主动锁模激光器。谐振腔采用四镜折叠热稳腔，以二极管抽运的两个NdYAG模块作为增益模块，并利用主动幅度调制的声光锁模器进行锁模。锁模运转后激光器稳定输出平均功率为9.6 W，光束质量因子M2<2。锁模激光脉冲重复频率为100 MHz，脉宽约630 ps。

二次光学是直接决定舞台灯的输出效率、均匀度的重要环节。绿色环保的舞台照明要求LED舞台灯能够在增加总光通量的前提下，于30 m远处，形成一个4~6 m的均匀圆形光斑。而目前市场上的LED舞台灯在远距离的照明方面，不论是输出效率还是光斑的均匀性，都难以满足舞台照明的需求。设计了一种照明设计的模型，可以实现较高的输出功率和较均匀的圆形光斑。采用匀光棒、反光棱镜和反光碗的组合，可以比较好地实现远距离的照明要求。且该模型易于加工，最终的输出效率可以达到26%左右。

针对半导体激光器的能量损耗情况，设计优化了半导体激光器的结构，改进了材料的金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长条件。采用低压MOCVD外延技术生长了GaAsP/GaInP/AlGaInP应变量子阱大光腔结构，进而设计制作了808 nm大功率连续激光器芯片。25 ℃下，当输入电流10 A时，输出功率超过11.5 W，最大电光转换效率约62%。对5 W输出功率的808 nm激光器进行了老化实验，1000 h衰减小于2%。

以Motoman SSF-2000机器人为基础，开发出激光快速成形/修复系统。在机器人上集成了高精度送粉系统、视觉监视系统、惰性气体保护系统，能够实现零件的高精度成形及修复。控制系统采用MotoCom32通信接口实现计算机与机器人的通信，对激光快速成形/修复系统全工艺参数进行计算机集成控制，保证激光加工过程自动化运行。简单零件的成形与修复通过示教盘的示教编程实现，复杂零件成形与修复过程通过读取解析AutoCAD的DXF文件，获取用户设计的曲线信息，并将曲线离散为满足精度要求的多线段。通过机器人程序与计算机同步协调工作，实现运动轨迹的不断更新，从而完成复杂曲线的激光连续加工。实验表明该系统可以出色地完成高精度的零件成形及修复过程。

对光克尔脉冲净化器中，不同双折射度光纤中相干耦合效应对光克尔脉冲净化器透射率以及输出脉冲的时间波形、光谱以及脉冲自身透射率等特性进行了模拟分析。结果表明：高双折射光纤中，两偏振光的相干耦合效应影响可以忽略；普通单模光纤中两偏振光的相干耦合导致透射率幅值变化在±1%左右；低双折射光纤中相干耦合效应影响较大，且相干耦合效应对输出脉冲时间波形与光谱以及脉冲自身透射率曲线都有一定影响。

报道了激光二极管(LD)抽运的单块非平面环形腔可调谐单频激光器的实验结果。采用LD抽运单块非平面环形腔Nd∶YAG激光晶体，分别获得了1080 mW和580 mW的1064 nm和1319 nm激光输出，对应的光-光转换效率分别为40.9%和14.3%。用法布里-珀罗(F-P)扫描法测量了激光的输出模式及线宽，对应的两种输出均为单横模、单纵模运作，其线宽分别为Δν1064 nm=41 MHz和Δν1319 nm=150 MHz。对两种输出的光束质量进行了测量，其光束质量因子分别为M21064 nm=1.14和M21319 nm=1.15。对两种激光的温度调谐特性进行了测量，1064 nm单频激光的调谐范围48.2 GHz，平均调谐精度1.42 GHz/℃；1319 nm单频激光的调谐范围12.7 GHz，平均调谐精度2.92 GHz/℃。

基于单点激光的三维扫描坝体监测系统可直接获取空间三维信息，对坝体平移、裂缝、溃坝和塌方等灾害进行实时高效监测，自动化程度高，操作简便，可长期野外作业，具有广阔的应用前景。进行了基于单点激光的三维扫描系统开发研究，设计了系统集成方案，进行了核心传感器的选型及控制系统的开发，搭建实验样机；对系统输出参数可能值进行统计分析，分别建立数据球和长方体边界模型来探讨系统集成机理；针对因传感器原点不一致造成的数据失真问题，提出了坐标归一算法完成系统标定；通过实验验证了系统标定算法的正确性与必要性。

基于发光二极管（LED）结温的正向电压测量法，建立以结温与正向电压及电流组成的联合多项式作为经验模型。该模型克服了传统正向电压法的局限性和繁琐性，可适用指定类型LED在任意散热环境下的在线结温测量。在由电压、电流为变量组成的二次多项式六参数模型基础上，分别进行了各种组合形式的最小二乘拟合并对模型计算值进行标准差评判，最终确定一种四参数模型为最优经验模型。对确定的模型进行了基于实测数据的有效性分析，结果表明：结温的模型计算值与实测值拟合良好。在已确定模型的前提下，存在误差的主要原因是采样数据间隔太大且不均匀导致拟合残差增大。可提高采样数据密度和剔除不良数据进行重复拟合以提高模型的有效性。

针对滑坡深部位移监测目前存在的问题，设计光纤光栅(FBG)应变管。采用将裸FBG直接粘贴于应变管的方式制作FBG应变管，阐述了FBG应变测量原理和采用FBG应变管的滑坡深部位移计算方法。根据FBG应变管的性能测试,FBG应变管的应变灵敏系数为0.58 pm/10-6。现场实验结果显示FBG应变管的测量结果与测斜仪的测量结果非常吻合。

为了对激光等离子体偏振状态进行诊断，研究了X射线偏振度的测量方案及推算方法，利用两台晶体谱仪分别在相互正交的两方向对等离子体辐射的X射线进行探测，以确定其偏振度。光谱仪采用PET晶体作为分光器件，成像板接收X射线光谱信号，其接收面积为15 mm×35 mm，在2×10 J激光装置上进行了偏振检测实验。实验结果表明在两方向同时得到Al的类He谱线及类Li伴线，依据类He共振线w及互组合线y两方向光谱相对强度计算出共振线偏振度数据，利用不同发次实验分析入射激光能量和X射线偏振度的关系，探索了X射线偏振度对激光等离子体电子温度诊断的影响。

半导体激光器远场分布的高斯模型存在着不少缺点。尽管高斯分布适用于描述半导体激光器平行于结方向上的远场分布，但它不适合表征垂直于结方向上的远场分布。在相同空间分布下，洛伦兹-高斯分布的角扩展程度较高斯分布的大。因此，洛伦兹-高斯分布比高斯分布更适合于表征半导体激光器垂直于结方向上的远场分布，但研究表明洛伦兹-高斯光束仅适合于表征基模大角度激光束。而高功率半导体激光器往往也产生高阶模大角度激光束，因此构建了一类高阶洛伦兹-高斯光束的正交完备解，通过分析高阶洛伦兹-高斯光束的传输特性，证实高阶洛伦兹-高斯光束比厄米-高斯光束更适合于表征半导体激光器所产生的远场高阶模大角度激光束。

将氦氖激光器输出的激光经过望远镜系统进行扩束，并在望远镜系统的共焦点附近加入一块转动的毛玻璃，通过改变毛玻璃位置获得不同相干度的部分相干光束，再入射到螺旋相位板最终获得部分相干涡旋光束，通过更换不同的螺旋相位板获得不同拓扑荷数的涡旋光束。研究表明涡旋光束的光强分布将随着光束相干特性的变化而变化。随着入射光束相干度的降低，涡旋光束的中心光强将不再为零，而是慢慢增加，光斑的图像对比度逐渐降低。涡旋光束的空心大小与光束的拓扑荷数有密切关系。根据实验条件模拟的理论结果和实验结果基本一致。

双向反射分布函数（BRDF）是材料表面光学反射性能的重要指标。大多数测量系统都以理论上对入射照度和反射亮度的分别测量，结构上直观的弓型结构半球空间模拟为基础建立。为了提高BRDF量值计量的不确定度，提出了一种新型的BRDF绝对量值复现系统设计。理论上将所有测量量转化为一个测量量并用一个探测器实现测量，结构上尽可能减少光源和探测器等精密部件的空间转动，而以样品的多维转动实现BRDF的空间定位。实验分析表明，这样的系统设计提高了测量的不确定度，适合做BRDF的绝对量值复现，实现绝对测量，而传统的弓型结构适合做BRDF的相对测量，实现应用终端的大量测量。

采用瑞利近似方法，数值模拟了纳米尺度的电介质粒子在一维艾里(Airy)光束作用下的光学散射力、梯度力，分析了小球所受的光学散射力和梯度力与小球半径、折射率的关系。同时，还数值模拟了小球在艾里光束中的运动轨迹，讨论了小球半径、折射率以及环境粘滞系数对小球轨迹的影响。结果表明光学散射力和梯度力随着小球半径和折射率的增大而增大。小球在光学梯度力的作用下，被牵引到光强极大值处，沿着抛物线做振荡运动，并最终收敛于抛物线型结构。小球的半径、折射率越小，以及环境的粘滞系数越大，小球轨迹的振荡越弱，收敛速度越快。

采用部分偏振高斯谢尔模型（PGSM）描述随机电磁光束，运用维格纳分布函数（WDF）研究了随机电磁光束阵列的光束偏振特性与传输变换特性。推导出了阵列光束通过傍轴光学系统ABCD的传输方程和重要的光束特征参数，如光束偏振度（P）、光束传输因子（M2）、峭度（K）以及光强分布的解析表达式。研究表明，阵列光束的P、M2、K、光强分布和束宽依赖于总的空间相干度α、间距xd、束腰宽度w0和PGSM子光束数目N。阵列光束偏振度P随传输距离而变化，并且变得不均匀；P也随归一化间距x′d变化。

为提高氮肥利用效率，减少资源浪费，改善生态环境问题，需要对农田氨挥发进行实时在线监测。将可调谐半导体激光吸收光谱 (TDLAS) 技术和开放式长光程技术、波长调制技术、光纤传感技术和时分复用技术相结合，设计了开放式多路氨气监测系统，在中国科学院封丘农业生态实验站进行了农田施肥后氨气质量浓度的实时在线监测。结果表明氨气质量浓度具有一定的日变化趋势，基本特点是白天高，夜晚低，主要在施肥后一周达到最大值，之后逐渐降低。该系统监测范围广、灵敏度高、响应时间快和不需气体采样，为农田环境的氨挥发连续监测提供了有效方法。

随机并行梯度下降（SPGD）算法已被证明是一种较为有效的像清晰化系统控制算法，具有不依赖波前传感器直接对系统性能指标进行优化的特点。其控制参数增益系数和扰动幅度决定了算法的收敛速度以及收敛稳定性。参数取值范围较窄，超出范围将导致收敛后期的震荡，或者较慢的算法收敛速度。研究了算法增益系数和扰动幅度对校正效果和收敛速度的影响，提出了一种参数自适应优化的方法。基于52单元变形镜、位置敏感传感器等器件建立了SPGD控制算法的像清晰化实验平台，验证该方法的有效性。实验结果表明，该方法扩展了参数取值范围，提高算法收敛速度的同时具有较好的收敛稳定性。

激光成像雷达能获得角-角-距离-强度像，易于目标识别，从而备受青睐。图像处理是激光成像雷达的关键技术之一，其中图像噪声抑制对图像质量的提高起着事半功倍的作用。利用新近发展起来的非局部均值算法对相干激光雷达仿真及真实强度像进行了去噪研究。分别采用非局部均值算法、同态非局部均值算法对不同载噪比下的单目标仿真强度像进行了去噪处理，同时对比了Lee滤波和均值滤波处理效果。最后用真实的相干激光雷达强度像进行了验证。实验结果表明，采用同态两级非局域均值算法在满足背景噪声抑制、目标图像均匀性和边缘保持三方面要求上性能最佳。

研究了强激光长程空气传输过程中主光束能量损耗与光束质量退化效应。使用1053 nm单波长、线偏振、脉宽3 ns平顶激光脉冲于空气环境中长距离传输，当入射光强与传输距离乘积大于13.7 TW/cm时，传输末端测得的光束光谱分布中出现了多种散射光频率成分，各散射光成分和1053 nm主激光间的频率差与氮气分子不同转动能级间跃迁频率一致，证明氮气分子的受激转动拉曼散射效应已建立。受激转动拉曼散射过程中，入射光束功率密度微弱变化所产生的散射光能量变化剧烈。入射光强与传输距离乘积大于17 TW/cm时，传输末端光束近场分裂为无序密布特征尺寸约1 mm的热斑，峰值通量密度远高于入射光束通量密度。

基于广义惠更斯菲涅耳衍射积分和相干偏振统一理论，研究了随机电磁光束经振幅调制透镜的聚焦特性，推导出了电磁高斯谢尔模型(EGSM)在经振幅调制透镜聚焦的交叉谱密度矩阵解析式，通过数值计算分析了EGSM光束经振幅调制透镜聚焦的光强分布。研究结果表明振幅调制半径、调制位置和透射率以及空间位置和相干长度都会对EGSM光束的聚焦光强分布产生影响，当振幅调制半径在某一定值的时候，聚焦光斑存在被极度压缩的现象，此时聚焦中心光斑能量最大。通过对振幅调制半径、调制位置、透射率以及空间位置和相干长度参数的改变，可以获得不同形状的光强分布。

研究了半导体激光器混沌耦合同步及其在光学逻辑门的应用。利用两个混沌半导体激光器的耦合，构建了基本全光及组合光电逻辑门的理论模型及计算原理。一是利用光的外部调制方法进行两相互耦合激光的调制，控制激光混沌同步或者非同步，实现全光逻辑门的功能与计算；二是既进行外部光调制，也进行激光器的电流调制，在光和电流同时联合调制控制下，使系统出现混沌同步或者非同步，实现组合光电逻辑门的功能与计算。具体提出了全光XNOR、NOR、NOT、组合光电NOR逻辑门及逻辑计算方法，数值模拟结果证明了系统方案的可行性。

激光成像雷达可提供目标四维像(即强度像和三维几何距离像)，在搜索监控中，极易滤除复杂背景杂波，在提高目标检测识别的能力方面具有较大提升空间；但传统激光雷达受到器件限制，很难做到高帧频、大视场。提出采用高探测灵敏度条纹管激光雷达作为大范围搜索监控探测器的设计方案，并建立相应的实验装置。在532 nm YAG激光器单脉冲能量为20 mJ的条件下，实现了45°大视场成像。实验结果表明，建立的实验装置，获得了远距离大视场复杂场景四维像，具有全覆盖和无漏点成像的优势，有着良好的实际应用前景。

随着脉冲激光焊接技术在精密制造领域的应用越来越广泛，研究脉冲激光精密焊接过程中的焊接变形规律，对于提高焊接质量具有重要意义。采用ANSYS的壳单元建立三维有限元模型，模拟厚度为0.5 mm Hastelloy C-276超薄板的脉冲激光焊接过程。通过实验测量焊接变形的分布情况，获得的实验结果与模拟结果一致，验证了有限元模型的合理性。利用建立的模型，进一步研究激光单脉冲能量输入对横向收缩变形和失稳变形分布规律的影响。结果表明，激光的脉冲作用引起瞬时变形周期性振荡；随着激光单脉冲能量输入的增加，焊接件的横向收缩变形和失稳变形变大。

激光强化工程应用对硬化层深度、宽度和均匀性等强化参数有明确要求，激光强度空间分布是影响硬化层均匀性的重要因素。针对二维点阵光斑的强度空间分布提出一种半定量的数学模型，从均匀温度场出发，使每个小光斑处其余小光斑对其能量贡献相等，从而求出各个小光斑的强度比。给出3×3和5×5点阵分布光斑情形下激光强度空间分布的反求算例。使用有限元模拟和实验结果对此反求算法进行了验证。结果表明，此反求算法得出的二维点阵空间强度分布优化了硬化层均匀性。

以蓝宝石（Al2O3）为衬底材料，通过软件设计和模拟，研究了图形衬底（PS）的图案选择、图形原胞尺寸和图形原胞间距大小3个参数对LED出光效率的影响。研究结果表明，原胞半径为1.25 μm，原胞间距为0.5 μm的半球型结构是最优化的图形衬底结构；并且采用湿法刻蚀技术，制备了该结构的LED芯片，测试得到该种LED芯片出光效率较之普通LED芯片提高了33%。分析了PS技术改善LED出光效率的根源在于改善了芯片质量，提高了芯片的内量子效率。

自适应光学系统的光路通常包含很多光学器件，而各光学器件存在加工误差、装调误差和非均匀热变形等，这些因素会对光束质量产生影响，因此系统内光路相位畸变的校正对获得好的光束质量至关重要。然而系统光路较长时，激光在传输过程中的衍射效应会对内光路相位畸变的校正效果产生重要影响。模拟了离焦和像散等实际应用中存在的主要畸变在不同衍射(以菲涅耳数表征)和像差大小下的校正效果。研究表明：校正效果随着衍射的增强而变差，校正效果良好的菲涅耳数范围为Nf>11；随着像差的增大相位校正效果变差。

结合lαβ颜色空间和非下采样Contourlet变换(NSCT)，提出了一种基于彩色传递和信息熵的红外与彩色可见光图像融合算法。算法首先对彩色可见光图像的R,G,B三个通道图像求均值，得到其灰度分量，进而采用NSCT对得到的灰度图像与红外图像进行融合得到灰度融合图像；然后采用一种基于lαβ颜色空间的彩色传递算法将可见光图像的颜色信息传递到融合图像中，得到最终的彩色融合图像。对灰度图像进行融合时，根据红外图像特征以及图像中几何特征信息与噪声在NSCT域中的分布差异，分别提出了一种基于局部区域均值和局部区域信息熵的加权低频子带系数选择方案和一种基于局部区域方向信息熵和区域能量相结合的带通方向子带系数选择方案。实验结果表明该算法不仅能够有效地提取可见光图像中的丰富背景信息以及红外图像中的目标位置信息，还能够最大限度地保持可见光图像中的自然彩色信息，得到具有更好视觉效果和更优量化指标的融合图像。

量块支撑与安装方式对坐标测量机尺寸测量示值误差的影响已经越来越引起重视，尤其对于线性测量精度为0.6 μm+1000/L以上的计量型坐标测量机量块安装姿态对校准结果的影响不可忽略。利用单频激光干涉仪作为测量仪，通过专用变形量测量系统，测量量块在不同姿态下支撑位置对量块中心长度的影响。提出利用多点支撑法，减小量块长度变化量的测试方案。实验结果表明，采用多点支撑法测得量块最大变形量为+0.21 μm，并根据对坐标测量机尺寸测量示值误差测量结果不确定度分析，重新计算其标准不确定度为0.75 μm。

运用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术与理论模拟相结合的方法研究了鹰嘴豆芽素A在太赫兹(THz)波段的光谱特性。在室温真空环境中得到样品在0.5~2.4 THz波段的功率吸收谱，特征吸收峰分别位于0.86，1.15，1.60，1.74，2.12和2.28 THz处。同时借助密度泛函理论（DFT）/6-31G*基组计算了气态鹰嘴豆芽素A的分子结构及其在THz波段的振动频率，并据此对实验光谱吸收峰进行指认。结果表明，理论计算结果与实验数据符合得很好，在0.5~2.4 THz波段内的共振吸收峰主要源于分子的集体振动。该研究有助于进一步理解鹰嘴豆芽素A的生物作用。

红外偏振成像技术是一种新的探测技术，其主要利用目标的红外偏振特性背景与目标区分开来。目前，主要是通过实验获取目标场景的偏振信息图像(偏振度、偏振角图像)，进而研究分析目标的红外偏振特性。但红外偏振信息与多种因素相关，仅通过常用的偏振信息图像无法获取需要的数据。为了更深入地研究红外偏振成像理论和目标的红外偏振特性，通过偏振双向反射分布函数模型推导了红外发射率模型和红外热偏振成像辐射控制方程，得出了偏振信息数学表达式，并在理论上分析了材料粗糙度及折射率对偏振信息的影响，这将为实现基于红外热偏振成像的目标探测提供理论指导。

研究了一种基于高斯约束滤波器的图像细节增强算法，通过高斯约束滤波器将原始红外图像分解为基图和细节图，并采用γ变换分别对其压缩，然后将两部分图像重新合成，从而在保留图像细节的同时有效地使红外场景得到高动态灰度显示。分析了传统非锐化掩模图像增强算法光晕现象产生的原因及新处理方法对光晕现象的抑制过程，通过对多幅不同场景特征的红外图像测试比较，表明算法处理效果明显。

星载多普勒测风激光雷达系统（ALADIN）机载演示器（A2D）分别在2007年11月、2008年12月、2009年9月进行了3次飞行任务。利用获取的海表面反射信号进行海表面反射率特性的研究。在海表面反射率模型中综合考虑白帽、海面光谱反射和海水体的散射贡献，对355 nm海表面反射测量结果和模型进行了对比，测量结果体现了受海面风驱动的海表面反射率的变化特征，以及来自海水体的不可忽视的贡献，并利用较高入射天底角的测量数据对海水体散射贡献进行了估计。

提出了一种两个二能级原子与单模非线性光场相互作用的非线性Tavis-Cummings模型，分析了它与其他腔量子电动力学(QED)模型之间的关系，解析求解了此量子系统的本征能量和Berry相位，并利用数值模拟研究了它们随系统参数的变化关系。结果表明，它们与原子间的偶极相互作用、原子和光场的耦合系数以及非线性耦合系数有关。而且，光场的非线性耦合作用对Berry相位的影响随光场的光子数的增加而变强。

利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对Sierpinski分形结构太赫兹透射特性进行了研究，结果表明：太赫兹脉冲通过Sierpinski分形结构会产生多个透射通带与禁带，透射通带与禁带的位置对样品结构存在一定的尺度依赖性。随着结构阵列的增加，透射峰与禁带都有加强的趋势。通过对缺级样品的分析，进而得出：透射峰与禁带的产生主要是由于方孔对太赫兹波的耦合作用，且不同的透射峰与禁带是由不同阶孔对太赫兹波的耦合作用产生的：低频区的透射峰与禁带主要是由低级分形方孔对太赫兹波的耦合引起的，高频区的透射峰与禁带主要是由高级分形方孔对太赫兹波的耦合作用引起的。

提出了一种多普勒激光雷达测风灵敏度实时测量的方法，解决测风时因气溶胶时空变化引入的灵敏度测不准问题。在多普勒测风激光雷达的接收系统中增加两个转动拉曼谱的接收通道，利用分光片和干涉滤光片分离提取大气的弹性散射谱和大气分子的转动拉曼谱，实时获取气溶胶后向散射比以测算灵敏度。系统采用532.25 nm波长的单纵模激光光源，探测出中心波长为531.3 nm和528.7 nm两个转动拉曼谱。对系统进行了数值计算和模拟分析，结果表明在脉冲能量300 mJ，望远镜口径270 mm的条件下，可实时获取低空对流层(5～8 km以下)的气溶胶后向散射比廓线，在线定标，提高了测风的准确度。

提出了一种利用互补条纹实现位置变形检测及补偿的新方法。该方法可以用于校正物体在线检测中因定位不精确而带来的测量误差。首先利用参考物体并根据散乱点相位插值算法生成互补条纹；然后投射到被测物体表面，计算未发生形状变形处的相位，即为由产品定位不精确引起的相位变化量。利用此相位差与深度映射关系可将待测物体绝对相位转化为其三维信息，同时根据基于重叠区最小二乘迭代原理计算出待测物体定位误差量，最后利用刚体变换方法补偿待测物体的位置变形。计算机模拟及实验结果验证了该方法的正确性、有效性和可行性。

在分步傅里叶法求解非线性薛定谔方程的基础上，介绍了一种时间窗口和步长动态自适应调整的改进算法，该算法根据时域脉冲的扩散情况调整时间窗口，采用局部误差法控制计算步长，在保证精度的同时提高了计算效率。讨论了数值计算时如何正确选取正、逆傅里叶变换的形式，分析了如何由离散的计算结果近似连续的时域和频域波形。模拟了光子晶体光纤中超连续谱的产生，验证了算法的正确性。

利用激光冲击波对X70管线钢焊接接头进行强化处理，进行了低温冲击韧性试验，分析了激光冲击处理后显微组织的有效晶粒度，用扫描电镜观察断口形貌，研究激光冲击处理对X70管线钢焊接接头冲击韧性的影响机制。结果表明，激光冲击处理后X70管线钢焊接接头获得了均匀细小的铁素体晶粒，具有优异的冲击韧性；原始状态冲击断口为脆化特征。激光冲击处理经激光冲击处理后试样断口呈现韧化特征，改善了X70管线钢焊接接头的低温冲击性能，有利于提高管线钢使用的安全性。

输出能量的稳定性是超短脉冲激光装置的一个重要指标。为提升SILEX-I超短脉冲激光装置放大前级的能量稳定性，通过实验测量了放大前级的再生放大器和预放大器及其抽运光的能量稳定性，发现抽运光的能量波动对再生放大器的能量稳定性影响较大，是放大前级输出能量波动的主要来源。为解决这一问题，采用Frantz-Nodvik方程和统计方法对抽运光波动造成的主激光波动进行了理论分析和数值模拟。分析了多种稳定性提升措施，如导出延后、饱和放大和多束抽运光抽运等。采用稳幅器件有效地提高了输出能量的稳定性，放大前级的输出能量波动的均方根值从4%左右降到1%以下。

应用光学理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统，建立了衍射叠栅信号与对应位移的数学模型，并通过计算机仿真对叠栅信号的位移特性进行了研究。为提高位移检测信号的灵敏度及定位精度，提出了差动式和修正式两种定位方法，差动式定位由于能消除同相噪声干扰及激光管本身光强的波动，因此定位精度高于修正式定位，但修正式定位结构比较简单。利用研究的两种定位方法，建立了精密定位的复合控制系统，通过粗定位和精定位相结合的两段式复合定位，可保证在较大的信号捕捉范围内，实现高速高精度定位，有效地解决了定位精度、定位速度与信号捕捉范围三者之间的矛盾。实验结果表明，复合式精密定位可在1 mm的信号捕捉范围获得±10 nm的定位精度。

将激光器锁定于超稳定法布里珀罗(F-P)腔的腔长上，是目前获得超窄线宽激光输出的重要手段。因此，激光器的频率稳定性依靠于F-P腔腔长的稳定性。振动引起的谐振腔形变是影响超稳定光学谐振腔稳定性的主要因素。利用有限元分析的方法定量地分析了振动环境中两种实验室常用的F-P腔在不同支撑方式下的弹性形变情况。数值计算结果给出了这两种形状的超稳定F-P腔的最优化支撑方式，使其对振动引起的腔长变化达到最小化,使振动环境下的超稳腔腔长变化最小达到10-12 m。

激光操纵原子技术之一的激光会聚原子沉积可以利用原子沟道化效应得到高质量的纳米级沉积结构。推导出在高斯函数二级近似下原子运动方程的解析解，通过计算模拟和比较分析，表明原子沟道化在激光会聚原子沉积中具有诸多优点。这些优点证明原子沟道化效应是激光会聚原子沉积技术的补充。

针对高功率激光装置，基于自研鬼像追迹软件(GA)的鬼像分析结果，采用辅助设计方法在装置的三维结构模型中形象、直观地显示鬼像的分布情况，精确计算出鬼像光束传输过程中与装置的干涉情况；并对典型未知的鬼像危害进行分析，提出了可采取的规避措施。所开发的软件能够满足高功率激光装置不同要求的鬼像分析计算，其分析结果直接应用于装置的设计，对于缩短设计周期、提高光束质量、降低装置造价具有重要意义及明确的应用前景。

采用光热/光电阵列相结合的方法，研制了近红外波段高能激光束总能量和光斑时空分布的测量系统。该系统可实现波长范围0.9～1.7 μm、动态范围W/cm2～kW/cm2的激光光斑参数测量，并具有探测光斑面积大和测量不确定度小等特点。通过验证，系统有效探测面积为22 cm×22 cm，空间分辨力为1.1 cm。能量测量不确定度小于10%，功率密度测量不确定度小于15%。该方法可以作为近红外高能激光参数测量的有效手段。

气缸盖激光热负荷试验采用整形激光束作为热源模拟实际工况下气缸盖承受的热负荷。为了使整形光束实际作用效果与模拟计算结果一致，需对激光加载下气缸盖有限元模型的相关参数进行校核。针对火力面结构采用不同光斑尺寸的激光束进行加载测温试验。建立了三维有限元分析模型，通过在合理范围内调整模型密度、比热、热导率和吸收率等参数取值，最终使模拟计算温度结果与实测结果相吻合、两者温度值误差与测温试验误差相当。此结果既为后续的热负荷试验奠定模型计算基础，也为其它零部件激光热负荷试验中模型参数的选择和校核提供参考。

机抖激光陀螺内在的温度特性对陀螺各方面带来的影响，制约了陀螺性能的进一步提高。为提高陀螺性能，研究了陀螺零偏的温度补偿方法。利用单温度点比较不同温度补偿模型对陀螺零偏的补偿效果，建立了零偏的温度补偿模型；研究了机抖激光陀螺零偏和多温度点的关系，根据测温点对补偿效果的影响大小，适当精简模型中两个测温点的温度数据，可将其作为冗余备用；设计了分段数据实验，验证了该模型的实用性。结果表明，多温度点补偿效果优于单温度点的补偿效果；模型简化大大减小计算量，并能满足补偿要求；利用精简后的模型补偿陀螺零偏，相比补偿前精度提高了1.6倍以上，且补偿后零偏稳定性均为10-3(°) /h量级。

利用带有不同拓扑荷数的两束涡旋光束进行共轴叠加，产生了一种新型光束双涡旋光束，其光强分布为双环结构。从实验和理论两方面对其传输特性进行了研究。研究表明，双涡旋光束的双环携带不同的轨道角动量，且相互独立地传输。此外，当双涡旋光束的内部拓扑荷数保持不变时，双涡旋光束两环间的距离随着外部拓扑荷数的增大而变大。

介绍了激光微推进技术的靶特性研究情况，探讨了激光微推进技术中的靶特性对力学性能的影响。从靶材结构和靶材掺杂两个方面的特性进行了研究。结果表明，在约束条件下，冲量耦合系数存在一个最优值，烧蚀靶厚度越小，最优冲量耦合系数越大，对应的激光注入能量越小，比冲也越高；掺杂能够增强靶材对激光能量的吸收，使得单位质量产生推力的效率提高，同时也会增强其他能量耗散机制，使得冲量耦合系数降低。

初步研究了方形谐振腔环形激光器的背向散射耦合效应。用矢量法求解了方形谐振腔镜片位置变动对腔内稳态闭合光路的长度及形状变化的影响。根据背向散射矢量耦合理论，在对闭合光路变动进行分析的基础上建立了方形无源谐振腔背向散射耦合模型。此模型可以推广应用到任意形状环形腔的背向散射耦合效应的研究。理论上得到了背向散射耦合系数振幅与谐振腔腔长变化具有双波长周期关系。理论分析表明谐振腔体初始加工径向误差对于背向散射耦合效应有巨大影响。