钠导引星激光参数指标主要受到自适应光学系统的校正能力、大气条件、观测目标运动的时空特性、钠层非线性饱和效应等因素影响。在综合上述影响因素基础上，从自适应光学导引激光器的参数指标论证角度，给出了钠导引激光能量的计算公式，同时将信标视星等亮度引入到计算公式；分析给出了不同自适应光学望远镜系统口径条件下，能提供完整波前信息的钠导引星个数需求；重点分析了不同自适应光学预期校正效果、大气相干长度、观测俯仰角等对信标激光能量的影响；结合实际工程应用需求，模拟计算了特定条件下导引信标激光能量与信标视星等的关系。

为提高水色卫星遥感数据的质量并实现遥感定量化应用目标，卫星传感器精确的辐射定标是重要前提和关键。采用南海PY30-1平台上观测的水体与大气光学特性参数，通过反射率基法对Aqua卫星上MODIS传感器的可见近红外波段进行替代定标。结果表明，定标增益因子与MODIS国外研究结果非常接近，除443 nm波段偏差较大外，相对差异均小于5%。证明在海上利用反射率基法进行替代定标是可行的，能够给出精确的替代定标增益因子。

像差校正能力是衡量变形镜性能的重要指标，对自适应光学系统波前校正器件的选择有重要的参考价值。结合虚拟像差与直接斜率法控制技术，对最大通光孔径为45 mm的37单元双压电片变形镜的像差校正能力进行了实验研究，并分析了通光孔径与光束入射角度对变形镜像差校正能力的影响。研究结果表明，实验所用双压电片变形镜在通光孔径为28 mm时能够取得最好的像差校正效果，随着光束入射角度增加，变形镜对像差的校正精度逐渐下降。

通过PY30-1平台上安装的CE318型自动太阳光度计，利用2011年9月至2012年10月长期观测的数据，分析了南海海域大气气溶胶的光学特性。海上气溶胶光学参数主要包括光学厚度、Angstrom波长指数、复折射指数、单次散射反照率以及散射相函数。开展海上大气气溶胶光学等特性的观测与研究是进行水色卫星定标与检验的关键。结果表明，海上气溶胶基本符合沿海气溶胶模式特征。对海上气溶胶光学特性的了解，可为深入水色卫星的定标与检验提供重要依据。

实现了一种适合戈壁沙漠地区的边界层大气光学折射率结构常数的参数化公式方法。通过测量边界层内温度、风速和压强等相关常规气象参数，结合参数化公式可得出边界层内大气湍流强度的高度分布特性。公式计算的边界层大气湍流强度随着高度的增加总体在逐渐减小，近地面300 m以内变化较小，300 m以上大气湍流强度迅速减小，然后趋于缓慢变化。将边界层大气湍流强度高度分布模型计算结果与著名的Hufnagel-Valley(H-V)模型计算结果进行对比，二者具有很好的一致性。

激光应用领域的逐步扩大，对激光光束空间强度分布提出了越来越高的要求。为了实现激光光束的空间强度分布多样化，利用衍射光学原理开展了激光光束整形研究。针对不同输出光束的空间光强分布特点，选用了不同的具体设计方法，分别利用Dammann光栅、几何变换法、GS算法设计实现了点阵、多圆环、线状和非对称图样等分布的整形光束，并利用空间光调制器对计算相位的实际整形效果进行了验证。实验结果表明，衍射光学用于激光光束整形研究具有设计灵活的特点，且整形后的输出光束均能够满足设计要求，可为激光整形技术的深入研究提供参考和依据。

在分析光波偏振特性的基础上，提出了偏振移位键控(PolSK)技术，即对激光偏振态参数进行调制/解调的技术。构建了基于圆偏振移位键控(CPolSK)的平衡探测大气激光通信系统，利用圆偏振光的两种旋态(左旋和右旋)进行编码通信。并对开关键控(OOK)系统与单路接收PolSK系统、平衡探测CPolSK系统进行计算机仿真，对比、分析各通信系统性能。结果表明,PolSK技术在自由空间光通信领域具有独特的优越性。平衡探测CPolSK的大气激光通信系统接收信号波形的幅值为OOK系统和单路接收PolSK系统的2倍。且在相同仿真参数条件下，平衡探测CPolSK系统的眼图也远优于OOK系统。由此可以看出，基于PolSK的大气激光通信技术可有效提高通信系统性能，在未来的自由空间光通信领域有广阔的发展空间和应用前景。

利用非本征型光纤法布里珀罗干涉仪(EFPI)和光纤布拉格光栅(FBG)制作了一种温度和应力同时测量的复合光纤传感器。采用超高真空磁控溅射镀膜、电镀及激光焊接技术实现了光纤传感器的耐高温全金属无胶化封装。实验结果表明：在290 ℃温度条件下传感器的应力灵敏度为90 pm/N，具备良好的线性测量能力（约0.9965）；传感器的温度灵敏度为12 pm/℃，线性度可达到0.9988，其温度补偿效果较好。实验结果同时证明了采用超高真空磁控溅射镀膜及激光焊接技术实现光纤传感器耐高温全金属化封装方法的可行性与有效性。

布里渊分布式光纤传感技术能够测量光纤的应力分布，然而测量精度易受噪声的影响。为了提高光纤应力的测量精度，提出一种新的小波去噪方法。新方法不仅把小波分解的高频系数进行阈值量化，而且也对小波分解的低频系数进行了去噪处理。因此，当布里渊谱的信噪比(SNR)较低时，新方法能够以较少的小波分解尺度获得高精度的布里渊谱。研究结果表明，新方法能够有效减小布里渊谱的噪声。与传统小波去噪方法相比，新方法不仅减少了小波变换的计算量，而且去噪效果更好，因此获得的光纤应力也更准确。

阐述了干涉型光纤传感器外差解调的基本原理，研究了光强扰动对外差微分交叉相乘(DCM)及外差反正切(Arctangent)解调方法的影响，进行了理论分析和数值模拟。理论分析表明，外差-DCM解调方法与外差-Arctangent方法都可以有效抑制光强扰动。但是对于较大幅度的光强扰动，由于受限于低通滤波器的性能，这两种解调方法并不能完全消除噪声。同时，相比于传统的相位载波(PGC)-Arctangent方法，外差-Arctangent方法不用考虑相位调制深度C值漂移的影响，在光强扰动抑制方面具有更大的优势。数值模拟验证了理论分析的正确性。搭建了外差实验系统并进行了实验分析，实验结果表明，外差-Arctangent算法与外差-DCM方法均能抑制包括光强扰动在内的系统噪声。

提出了基于最小二乘优化系统的估值方法测量求解光器件物理偏振参量。对于输入偏振态可测或非可测的系统，在建立相应的估值解析方程和适当的测量条件基础上，此测量方案均是简单易行的。对以旋转波片为偏振发生器的测量系统的估值误差进行了仿真和分析。仿真表明，选取较多的测量次数，且旋转波片延迟为3π/4附近时，可得到较小的估值误差。基于系统估值算法，针对输入偏振态可直接测量的情况建立了实验系统并进行估值。实验表明，估值得到的物理偏振参量的标准差在0.0011～0.0103内。

应用于煤气化炉的蓝宝石光纤宽谱温度监测系统解决了蓝宝石光纤测温技术无法同时监测高温和低温状态的问题。在煤气化炉点火和烘炉的低温段，将微弱的热辐射信号放大，采用插值法得到低温值；在高温段，采用比色测温法进行精确的温度监测。系统利用蓝宝石单晶光纤和耐高温耐冲刷合金管作为蓝宝石光纤的护套，以适应煤气炉内的高温和冲刷的恶劣环境，并采用光纤高压隔离器件，将蓝宝石光纤导出压力为5 MPa的炉外。经标定和温度实测，系统的测量范围为200 ℃～1600 ℃，可分辨温度达1 ℃，高温段温度测量精度达0.5%。

提出一种新的切趾函数，用此切趾函数对相位误差较大的干涉图加权，能够快速获得高精度的光谱。根据实序列傅里叶变换的性质和离散傅里叶变换的性质，将过零单边干涉图数据和小双边干涉图数据组成一组复数序列，用新切趾函数对此复数经过一次加权，在抑制旁瓣的同时，能够减小干涉图的不对称性和小双边干涉图数据被利用两次造成的误差，获得高精度的光谱。研究结果表明，当相位误差不满足随波数缓慢变化时，与改进的Mertz乘积法相比，提出的相位校正方法只需要一次切趾，提高了计算效率并且减小了光谱失真。

将传统全息图与波导全息图进行了对比分析，采用耦合波理论方法分析了全息波导的衍射特性，数值仿真分析了衍射效率与能量均匀性之间的关系；研究结果表明，在布拉格条件下波导全息图比传统全息图有更高的衍射效率和更大的角选择性；通过控制全息图不同位置的衍射效率可实现能量均匀分布，并给出了衍射次数与衍射效率之间应满足的关系。

根据层次分析法的决策思想，提出了一种红外成像仿真可信度评估的综合算法模型。建立红外成像仿真可信度评估的层次结构评价指标体系模型，采用统计分析或专家打分确定各指标的可信度，利用和积法计算评价指标体系中每个可信度评估因素的权重，对各种可信度评估因素加以综合，得到客观量化的红外成像仿真可信度。理论分析和研究结果表明提出的方法能够对不同应用的红外成像仿真结果进行可信度评价，评价结果与实际红外成像具有较好的一致性。理论分析和可信度评价结果证实了此方法的合理性和有效性，为仿真用户提供了科学的决策依据。

针对多谱段时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)输出通道多的结构特点和工作频率高的应用要求，提出了一种多谱段TDI-CCD高速成像系统。采用单片可编程逻辑器件作为成像系统的控制核心，实现了视频处理器组的配置与控制以及12路数字视频信号的整合；采用高速集成视频处理器完成模拟输入电荷耦合器件(CCD)信号的视频处理和需精细调整相位的视频处理相关控制信号及水平转移信号的产生；采用高速集成驱动器实现高速低占空比信号的驱动。实验结果表明该系统满足设计要求，在像素时钟为20 MHz 时工作稳定正常，信噪比大于45 dB，动态范围不低于58 dB，可同时高速获取分辨率较高的全色图像和光谱信息丰富的多光谱图像。

径向剪切干涉术目前被广泛运用于波前检测，但其测量结果中不仅包括待测波前的实际相位信息，也包括剪切干涉仪自身的系统误差。通过平移待测元件获取其产生的透射波前在不同位置时的干涉条纹图所包含的相位信息，运用最大似然方法对多次采集的相位差进行线性组合分析和最大似然估计，将待测波前相位差与系统误差相位差分离。对该方法进行了模拟实验，结果表明最大似然法可以将系统误差相位差与待测波前相位差分离，实现对剪切干涉仪的标定，为提取和重建待测元件波前消除了系统误差的干扰。

多角度动态光散射（MDLS）颗粒测量技术因测量角度的增加，引入了较单个测量角度更多的基线测量噪声，从而导致反演得到的颗粒粒度分布（PSD）在大颗粒粒度处出现虚假峰值。针对此问题，提出MDLS中的基线误差补偿技术。首先根据各测量角度PSD虚假峰值对应的颗粒粒度光强百分比的变化，确定各角度最合适的基线误差补偿值,利用补偿值对各测量角度基线误差补偿并修正光强自相关函数，然后通过恰当的权重系数，将各个角度补偿后的光强自相关函数结合到一个数据分布中，最后利用正则化算法进行反演。对300 nm与600 nm的双峰模拟分布的颗粒体系和306 nm与974 nm的双峰实测分布的聚苯乙烯颗粒体系分别在六个和五个角度进行测量，反演结果表明，采用基线误差补偿技术后能够更好地从含噪声的光强自相关函数数据中反演得到双峰分布。

介绍了大口径高通量实验平台的常规激光参数测量系统。整个测量系统包括预放参数测量模块、反转器参数测量模块和主放参数测量模块。在系统控制软件调度下自动完成光束预放、反转器、主放位置的光束近场、远场、能量、波前等激光参数的常规测量以及数据的采集、储存和处理，为装置稳定运行提供准确可靠的数据。

为了实现对超大口径平面反射镜面形的精确测量，提出了平行光管子孔径拼接干涉计测方法。分析了利用平行光管拼接检测超大口径光学反射镜的基本原理与具体的实现流程和步骤。基于三角剖分算法和最小二乘拟合理论等建立了综合优化子孔径拼接数学模型。结合实例，对口径为2 m的超大口径平面反射镜进行了子孔径测试分析规划，利用1 m口径的平行光管，仅需9个子孔径就可以实现全口径覆盖和拼接检验。该技术极大地减少了拼接子孔径的数目，有效遏制了拼接误差累积，从而提供了一种精确、高效测量超大口径光学平面面形的方法。

传统的光束漂移测量及校正系统结构复杂、实时性低。针对这一问题，提出了一种基于散焦光栅成像装置的光束对准系统，该系统利用±1级衍射光斑的位置变化来计算光束的平漂量和角漂量，并控制2块倾斜镜分别实现光束平漂和角漂的校正。衍射光斑的形态变化和相机的采样能力是影响系统漂移量测量及校正能力的重要因素。实验结果表明：系统能实现静态和准静态光束漂移量的稳定闭环，光束校正后的离轴残差为0.1 mm，倾斜残差约12″。最后指出系统的改进方向。

只有一个成像透镜的激光三角测量系统不适于测量沟槽轮廓。因为系统的投影光轴与成像光轴成一定角度，沟槽的陡峭边沿会遮挡物体表面照明点的漫反射光进入成像透镜，形成测量死角。为解决这个问题，在满足Scheimpflug条件的激光三角测量法基础上，开发了测量沟槽轮廓的激光双三角测量系统；讨论了像斑探测器积分时间的自动调节、像斑强度分布数据的数字滤波、像斑中心位置的提取和成像光束被凹槽边缘遮蔽的像斑的判别等问题；通过标定实验，确定了双三角测量映射关系。对轮胎胎面轮廓的静态受压变形测量实验表明本系统测量沟槽轮廓的有效性，其可测量的轮胎花纹沟槽轮廓深宽比达到1。

优化设计了一种大动态范围的X光条纹变像管。该管采用圆筒型电极结构，通过提高加速电压和优化电子光学系统来减小空间电荷效应的影响，并使用调制传递函数模拟了高压电子光学系统的时空特性。采用Au阴极和大动态微通道板(MCP)，以进一步扩大条纹变像管动态范围。采用NdYLF激光器平台和动态扫描电路对条纹变像管的性能进行了实验评价，激光器输出光脉冲宽度为8 ps，动态测试结果显示，该条纹变像管动态范围高于1000，时间分辨率优于14 ps，动态空间分辨率优于15 lp/mm。实验结果表明，该变像管性能达到设计要求，可基本满足超快诊断的需求，同时表明优化方向和设计方案是正确的。

介绍了3种常用的测量横向激励的脉冲气体激光器流场特性的检测方法，即干涉法、纹影法和光线偏折法。利用上述测量方法实现了对一台CO2激光器脉冲放电后的扰动激波和声波的测量，得到了其形成发展过程和传播方向，获得了气体循环流动速度的一维分布。另外通过对比3种方法获得的实验结果分析了各种测量方法，其中干涉法适用于对放电区域大、密度波动较小的激光器进行流场检测；纹影法更适用于对放电区域较窄、密度梯度较大的激光器进行流场检测；光线偏折法有更高的灵敏度，能够对微小扰动进行检测，并能获得每一个脉冲放电发生后的实时流场变化信息。

为了研究和优化激光冲击强化工艺参数对钛合金性能的影响，采用波长为1064 nm、激光能量为6 J的YAG脉冲激光器对钛合金试样表面进行冲击强化处理，并对其表面微硬度和残余应力进行了实验测试与分析。结果表明，采用搭接率为40%、牺牲层厚度为100 μm、冲击次数为1次的激光冲击强化参数，冲击区的表面微硬度明显增加，表面微硬度从处理前的409.8 HV提高到处理后的544.6 HV，冲击区表面存在的残余压应力数值高达-320.6 MPa。实验结果表明，激光冲击强化钛合金的效果明显，通过改变工艺参数可以获得较好的强化质量。

报道了一种侧面抽运双Nd:YAG棒串接的高功率全固态准连续绿光激光器。设计了非对称直通谐振腔结构，以90°石英旋转片补偿热致双折射，采用双声光Q开关调制，采用Ⅱ类临界相位匹配LBO晶体腔内倍频，在总抽运光功率约1.8 kW，重复频率为10 kHz时，获得了最大平均功率为310 W、脉冲宽度为51 ns的532 nm绿光输出，光束质量因子M2约为40，光光转换效率约为17.2%。实验验证了石英旋转片补偿热致双折射的作用。

为获得808 nm单巴条(bar)大功率半导体激光器寿命指标，研制了10工位大功率半导体激光器寿命实验在线监测系统，完成了3组寿命评价实验，这3组实验条件分别为温度25 ℃、电流100 A，温度50 ℃、电流100 A，温度50 ℃、电流115 A。采用线性回归分析、最小二乘法原理及拟合优度检验等统计学相关知识，获得了单bar大功率半导体激光器的功率退化模型，基此确定大功率半导体激光器的外推寿命为2.86×109次脉冲次数。同传统加速寿命评价实验方法相比，基于参数退化模型的寿命外推方法具有寿命评价时间短、准确性高的优点。

利用半导体激光器抽运的NdYAG晶体实现了5.4 mJ、1 kHz的532 nm皮秒激光放大器，由自制的皮秒振荡器种子源、一级再生放大器、一个两通放大器、一个主放大器和倍频器组成。得到绿光的光束质量因子在切线和弧矢方向分别为1.39和1.96，功率不稳定度小于0.3%。

运用矢量德拜衍射公式研究了线偏振异常空心高斯光束在大数值孔径光阑透镜后焦区的相位奇异特性。数值分析结果表明，焦区的电场和磁场分量相位奇异特性与截断参数和数值孔径有关。随着截断参数的逐渐变化，焦区的电场和磁场分量的相位奇点会有所移动、分裂和湮灭，且焦平面上的鞍点对和相位奇点对都会随着截断参数的增大而有所靠近，产生亚波长结构。伴随相位奇点，有鞍点的出现且和相位奇点有相似的变化规律，但鞍点对比相应相位奇点对先靠拢而消失。对于相同的截断参数，电场和磁场分量所对应的相位奇点分裂和湮灭所需的截断参数的临界值不同。用计算例对结果做了说明并做了比较。

针对高功率板条激光器输出激光的高阶空间频率分量较多、光斑形状为长条形等特点，指出衍射极限倍数β值或环围能量比γ值用于评价板条激光器输出激光光束质量时需注意的条件，以及光斑能量百分比和理想光斑形状等因素对光束质量测量结果的影响，并以千瓦板条激光器输出光束为例说明基于桶中功率（PIB）的β因子的计算方法，提出以包含时空特性的β因子是作为衡量高功率板条激光器光束质量的有效方法。

光谱色散匀滑(SSD)技术已经广泛应用于国内外各大高功率激光驱动器。但是由于工程设计原因，美国国家点火装置(NIF)以及国内神光-III原型(TIL)装置都只采用了一块光栅，相较于传统SSD技术，焦斑匀滑效果有所不同。经模拟发现，在初始的100 ps以内，缺失色散光栅的SSD技术匀滑性能下降，可以通过优化调制频率来降低这种影响。通过对单光栅下的SSD技术分析研究，为SSD技术在大型激光装置上的优化应用提供理论基础。

建立了高功率光纤非相干合成光束在湍流大气中的传输模型。综合考虑了准直系统、对准误差、光束抖动和大气湍流的影响，分析了单模、多模光纤光束非相干合成系统的传输特性。理论计算表明，在准直系统设计为最佳值时，功率为10 kW的单模激光由准直系统导致的光束质量退化率约为10%，而光束质量M2因子为13、功率为30 kW的多模激光，其光束质量退化率约为1%。对于数目都为六束，总功率分别为60 kW、180 kW的单模、多模光纤光束组成的非相干合成系统，在倾斜误差没有校正时，单模光束阵列较多模光束的传输特性优势随湍流强度的增大而降低。在传输距离为5~15 km时，单模光束阵列倾斜误差完全校正时的到靶光强是无校正时的1.32倍左右，而多模光束阵列的到靶光强变化不明显。

报道了直接使用半导体激光器（LD）抽运Yb3+掺杂光纤，实现长波的激光发射。通过LD直接抽运Yb3+掺杂光纤，获得了1117 nm的激光，最大输出功率为208 mW，斜率效率为50.5%。输出光谱显示抽运光被全部吸收，放大的自发辐射（ASE）比激光小近50 dB。

报道了一种采用周期性极化掺氧化镁铌酸锂（PPMgOLN）晶体作为倍频晶体的高紧凑型微片绿光激光器。将通光长度为1.5 mm、Nd3+掺杂摩尔分数为1.5%的Nd:YVO4晶体和通光长度为1 mm的PPMgOLN晶体光胶合在一起，端面镀相应的增透/高反膜之后构成紧凑的激光谐振腔。采用光胶合晶体作为单片激光腔，可以实现在高紧凑的体积内获得较高的输出功率。采用单管808 nm激光二极管直接连续抽运，当抽运功率为1156 mW时最高可获得295 mW的532 nm激光输出，光光转换效率最高达25.5%，电光转换效率达11.7%，平均光光转换效率大于20%；2 h内功率稳定度约为2.5%。激光输出光斑呈良好的高斯分布，光束发散角约为17 mrad。

分布式布拉格反射（DBR）光纤激光器的激光腔两端固定在压电陶瓷（PZT）上，构成基于PZT的可调谐DBR光纤激光器。PZT具有磁滞和蠕变特性，因此非线性是可调谐DBR光纤激光器的主要问题。针对光纤DBR激光器的调谐非线性，提出了基于PZT闭环控制的可调谐DBR光纤激光器，附在PZT上的全桥应变式传感器可以实时监测和补偿压电陶瓷的非线性。实验结果表明，基于PZT闭环控制的可调谐DBR激光器调谐线性度好，调谐范围可达0.8 nm，线宽为30 kHz，波长稳定性为±0.01 nm，功率稳定性为±0.3 dB。

基于气相传输法制备具有六方对称截面棒状的氧化锌样品,在应用扫描电子显微镜和X-射线衍射仪进行结构表征后,室温下以中心波长为355 nm的纳秒脉冲激光激发,研究激励光强变化对其紫外受激辐射特性影响。实验中发现,当激励光功率密度提高至225 kW/cm2左右时，在宽谱自发辐射背景中初步观测到中心波长为393 nm的低阈值、高Q值的受激辐射；此时，进一步提高激励光功率密度,辐射光强会迅速提高,辐射模式与波长基本稳定；继续提高激励光强至450 kW/cm2左右时，受激辐射光强随激励光强的增加呈饱和现象，辐射模式数相对稳定但各模式中心呈现波长连续红移。理论分析表明,所观测的受激辐射具有典型回音壁模谐振模特征,辐射模式和光强随激励条件变化，与样品中激子激子非弹性碰撞散射后的复合发光机制有关；高功率密度激励条件下辐射强度饱和、各模式中心波长的连续红移,与样品Mott相变后的库仑屏蔽效应、能级重整以及自由载流子的无辐射复合有关。

实验采用60 ns、1064 nm单脉冲激光辐照前照式有源型可见光CMOS探测器，随着损伤程度的加深，分别观察到点损伤、半边黑线损伤以及十字交叉黑线损伤等硬损伤现象。各损伤现象出现时对应的探测器表面激光能量密度分别为0.38、0.64、1.0 J/cm2。进一步提高激光能量密度，观察到十字交叉黑线变粗，覆盖面积扩大。即使激光能量密度达到2.8 J/cm2，此时黑线已经覆盖绝大部分探测器像元，但探测器仍然没有完全失效，未损伤区域还可以成像。基于CMOS样品的结构和工作原理，对损伤机理进行了理论分析，认为点损伤是由于热效应引起结构缺陷从而造成漏电流增加，半边黑线损伤和十字交叉黑线损伤是由于器件电路的熔断导致信号中断。

为了研究激光温喷丸(WLP)工艺中的最佳冲击波压力，使用有限单元法模拟了激光温喷丸诱导的残余应力场分布，并分析了不同冲击波压力对残余压应力大小的影响。有限元模拟过程以6061-T6铝合金为研究对象，选取了六种不同的冲击波压力以及三种不同的温度作为试验条件，根据残余应力场的分布情况确定出了冲击波压力与温度的最佳组合。结果表明，不同于常温激光喷丸中最佳激光冲击波压力2～2.5倍的Hugoniot弹性极限(HEL)，激光温喷丸的最优冲击波压力应为2倍HEL。

为了研究激光冲击处理对镁合金焊接件力学性能的影响，采用激光波长1064 nm，脉冲宽度15 ns，脉冲能量4 J，光斑直径3 mm的钕玻璃脉冲激光器，对AZ31B镁合金交流氩弧焊接件进行冲击处理。采用光学显微镜(OM)观测激光冲击前焊接接头微观结构，采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)观测激光冲击后焊接接头表层微观结构，采用扫描电子显微镜(SEM)观测试样断口，并分析了力学性能提高的机理。实验结果表明：根据优化的激光参数，能在焊接接头表层制得纳米晶，晶粒大小为35 nm左右；激光冲击处理改变了焊接件热影响区的应力状态，由残余拉应力60 MPa转变为残余压应力-125 MPa；激光冲击处理后，试样的抗拉强度提高了15.2%，屈服强度提高了15.7%，表面硬度提高了78.2%，平均冲击功提高了60%。AZ31B镁合金焊接件力学性能的提高是表面纳米化、应变硬化和残余压应力共同作用的结果。

为了使激光喷丸(LSP)强化技术更有效、灵活、安全地应用于工业加工中，使用光纤作为强激光脉冲的载体，构建了一种基于光纤传输的高功率激光喷丸强化系统。采用N-ON-1方法检测光纤的损伤阈值，确定相应激光器的脉冲能量，随后对6061-T6铝合金板料进行大面积喷丸强化，使用X射线衍射仪在金属表面10 mm×5 mm的区域内检测残余应力分布，同时对比两种激光光斑搭接率（相切、50%搭接）下喷丸强化后的效果。实验结果表明，此系统的峰值功率为10 MW，传输效率为80%，在加工试样表面得到了最大为-160.55 MPa的残余压应力，为激光喷丸强化的柔性制造提供了一定的理论依据。

激光透射连接纤维增强尼龙（FRPA）材料在工业应用中具有良好的应用前景。基于旋转中心复合设计法的实验规划，采用半导体连续激光器对激光透射连接FRPA材料进行了实验，并对连接剪切强度和焊缝宽度进行测量。焊缝横截面显微观测表明，试样连接区域结合良好。通过实验数据处理，得到并分析了工艺参数对连接质量的影响。运用响应曲面法建立了工艺参数与连接剪切强度和焊缝宽度的关系模型。结果表明，激光透射连接工艺参数对连接质量具有决定性的影响；响应曲面所建立数学模型的预测结果与实验的实际结果取得了较好的一致性。这可为激光透射连接选取适当的工艺参数以提高加工效率提供有效的指导。

研究了皮秒脉冲激光以旋切法在Ni3Al基定向凝固高温合金上加工的微孔，并采用扫描电子显微镜和电子能谱仪观察了微孔的加工质量及激光诱导的缺陷区。实验结果显示，在孔周围没有出现飞溅物和微裂纹等传统缺陷，在孔壁上发现了少量的熔渣和一层厚度在微米量级的氧化物再铸层，而再铸层中含有氧元素是由脉冲激光旋切加工过程中同轴吹高压氧气所致，在紧邻再铸层的部分区域出现了由热影响所产生的相变区。由于使用的激光束，其能量符合高斯分布，从而依据加工面温度分布和激光束能量分布的对应关系，对加工区再铸层厚度进行了理论计算，获得的数值与观测到的再铸层实际厚度趋于一致。

有机化合物的光活性主要由其能级带隙决定，通过扩展酞菁分子的共轭体系和在大环外围进行拉电子基团修饰，实现了有机小分子材料的近红外发光。合成了一种外围缩合4个1,10啉啡啰啉单元的氮杂酞菁，并制备了溶液沉积薄膜样品。实验测得分子的最大吸收波长达到1 μm以上，光致发光(PL)波长则达到了1.3 μm波段，这是重要的光通信窗口波长。进行了电化学循环伏安测试，计算得到氮杂酞菁的带隙为1.1 eV，这一窄带隙能级结构进一步验证了其近红外光活性。为开发有机近红外光学材料提供了新的思路和实验数据。

采用热蒸镀法，制备12种不同化学计量配比的GexAsySe100-x-y硫系非晶玻璃薄膜，利用中心波长为656 nm的光辐照，系统探讨了Ge-As-Se硫系玻璃薄膜的光稳定性和光致效应机理，分析了辐射光通量与折射率和能隙宽度的伸展指数函数关系。实验表明多数薄膜有明显的光致漂白或光致暗化效应，平均配位数在2.45~2.50范围内的薄膜，光辐照前后能量带隙和折射率几乎没有变化，证明了特定化学配比的红外硫卤玻璃薄膜具有很好的光稳定性，在全光通信光学器件中有很好的应用前景。

通过甘氨酸燃烧法制备了Yb3+/Li+共掺的Y2O3纳米颗粒，研究了940 nm半导体激光器激发下的Yb3+ 1 μm附近的光致发光光谱，结果表明1 μm附近的荧光峰在共掺Li+的摩尔分数为5%时达到最强，比不掺杂Li+离子时增强了大约12倍。分析了X射线主衍射峰的移动，结果表明Li+离子的掺杂改变了Yb3+离子的晶体场环境。求解了稳态速率方程，结果表明荧光增强的主要原因是掺杂的Li+离子扰乱了发光中心Yb3+离子在Y2O3晶格中的环境，打破了发光跃迁选律，致使4f组态内电偶极跃迁增强，电偶极跃迁振子强度增大，从而导致基态吸收截面的增大。

理论研究了新型非线性晶体CsBe2BO3F2(CBBF)在I类和II类倍频时的转换效率。对中心波长为1064 nm的激光作为基频光波的分布分别以平面波近似和高斯型光束近似进行了理论分析。I类相位匹配时，倍频转换效率随晶体长度增加而单调增加，平面波模型的最大值趋于100%，高斯型趋于70%。II类相位匹配时，在平面波近似下，转换效率随晶体的长度增加呈周期性变化，最大值为78%，周期为9.6 cm；在高斯型近似时，转换效率振荡变化，最大值约为80%。

在Ⅰ类和Ⅱ类相位匹配条件下，对新型非线性晶体RbBe2BO3F2(RBBF)倍频时的相位匹配角、有效非线性系数、走离角、允许角和允许波长进行理论分析和模拟计算，并在基频光波长为300～3500 nm范围内，对RBBF和KBe2BO3F2(KBBF)晶体的光学性质进行了比较分析。计算结果表明RBBF晶体能输出200 nm以下深紫外波段的倍频谐波，虽然其有效非线性系数较小，但在走离角、允许角和允许波长上均比KBBF晶体更有优势。理论分析的结果有利于RBBF用于新型激光器件的研发。

采用自适应分步傅里叶法求解包含自发拉曼散射噪声的广义非线性薛定谔方程，通过改变抽运脉冲的脉冲宽度和中心波长，利用单光子随机噪声模型，从光谱的频域演化相干度和相位角演化方面，理论研究了噪声对光子晶体光纤产生超连续谱的相干性影响。结果表明，要获得高相干度的超连续谱光源，孤子裂变的距离必须小于调制不稳定性距离，以抑制调制不稳定性对噪声的放大。因此，采用较短的抽运脉冲、抽运脉冲在正常色散区或在反常色散区距离零色散波长较远，二阶色散系数绝对值较大，可以获得高相干度的超连续谱光源。

通过求解光和物质相互作用的速率方程，获得了(1+1)共振增强多光子电离过程中电离几率的解析表达式，以该表达式为基础，理论模拟了激光强度、激光脉宽、碰撞弛豫速率等参量对（1+1）多光子电离几率的影响。发现电离几率随激光强度、激光脉宽的增加而增大，到一定程度达到饱和，激光脉宽越大，电离几率随激光强度增加的速率越快，饱和光强值越小。当光强超过饱和值时，电离几率随激光强度的增加围绕饱和值1振荡，电离几率出现大于1的情况，这一有悖于事实的理论结果表明，由于强激光场和物质的相互作用改变了物质系统的能级结构特征，描述光与物质相互作用的速率方程理论不再适用。理论结果还显示，电离几率随碰撞弛豫速率的增加呈线性规律减小，但变化很小，所以样品气压对多光子电离几率的影响可忽略。

为了提高碳化硅反射镜的光学性能，满足空间光学元器件对碳化硅材料的要求，对碳化硅反射镜表面改性光学性能和表面粗糙度进行了研究。对碳化硅反射镜表面质量和光学性能进行了分析，探讨了对碳化硅反射镜进行表面改性的必要性和改性层材料的选择。阐述了碳化硅反射镜改性后表面质量和光学性能的提高。进行了附着力和温度冲击实验。结果表明：改性后，其可见光波段表面散射率由大于9.3%降低到小于0.5%，反射率由小于88.5%提高到大于98%，大幅度提高了碳化硅反射镜的光学性能，证明碳化硅表面改性反射镜可以满足空间光学元器件的要求。

2011年3月21日至4月19日，中国气象局气象探测中心利用车载多普勒测风激光雷达在北京观象台进行实验，对大气边界层进行观测，并利用激光雷达距离平方校正信号梯度法进行了大气边界层高度的反演与分析。激光雷达观测数据处理结果表明，测量期间当地时间上午800和下午800的平均混合层高度或近地面稳定边界层高度分别为(1.44±0.75) km和(2.23±1.13) km，平均边界层高度分别为(2.88±0.92) km和(3.37±0.82)km。对比同步探空气球数据，激光雷达反演结果与由位温梯度、相对湿度梯度获取的平均混合层高度和边界层高度相比，相关系数达94%，体现出较好的一致性。

机载海洋激光雷达通常被应用于近海岸区域的水下地形测绘、水质和水底特征参数的勘测，新的应用需求对测绘精度与勘测精度的要求越来越高，因此需要更精确的雷达信号解析式，实现水深测量、水质和水底特征参数的反演。基于Mclean等给出的光束扩散函数和海水介质传递函数，采用傅里叶变换方法，引入多次散射和脉冲时间展宽的影响，推导了发射系统和接收系统共轴的水底反射光和水体后向散射光信号的解析表达式，给出了系统衰减系数的计算方法，分析了脉冲展宽对深度测量误差的影响，在浑浊海港海水中，脉冲展宽可达到数十纳米量级。该数学模型能够更准确地描述机载海洋激光雷达接收信号的特征，能够用于分析机载海洋激光雷达的性能，并为海水深度的归算、水体与水底参数的反演提供一定的理论依据。

调频连续波（FM-CW）激光雷达是一种新体制光学非相干雷达，如何在发射源部分获得宽带调制的大功率连续激光发射是一个关键技术。对CQF935/5624型和EM650型激光器两种“种子光”光源的调制性能进行了研究。对相关器件的性能进行了测试，分别对二者的调制性能进行了实验研究，讨论了调制非线性因素对调制性能的影响。实验结果表明，二者都具有良好的调制性能，有望在将来获得进一步的应用。EM650型光源因其集成化的特点更具优势。

采用脉冲振幅调制(PAM)技术，对同一浓度金属离子Hg2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+对斜生栅藻、蛋白核小球藻、普通小球藻的抑制作用进行了测定研究。通过对3种藻叶绿素a PSⅡ系统各荧光参数的测定，以抑制率和重金属响应时间为分析参考依据，确定蛋白核小球藻为4种重金属的敏感藻种。3种不同藻对4种重金属的敏感度为：蛋白核小球藻>斜生栅藻>普通小球藻，4种重金属对蛋白核小球藻的急性毒性大小为：Hg2+>Cu2+>Cd2+>Zn2+。与传统的藻类生长抑制实验相比，该敏感藻种筛选方法具有简便、快速的优点。

利用BG-11培养基对铜绿微囊藻进行100 d左右的实验室培养，研究了铜绿微囊藻不同生长阶段藻毒素MC-LR释放的动态变化规律。结果表明：BG-11培养基培养的铜绿微囊藻叶绿素a浓度最大值出现的时间比外藻毒素MC-LR浓度最大值出现的时间提前约10 d；铜绿微囊藻在各自不同生长阶段表现出一定的外藻毒素MC-LR释放的动态规律，即对数期时叶绿素a浓度和MC-LR浓度呈现正相关，稳定期前期叶绿素a和MC-LR浓度呈现负相关，衰亡期叶绿素a降低，而MC-LR浓度则先增加后降低。这种规律性可能与细胞体内色素释放到培养基中催化外藻毒素MC-LR的光降解的特性有着密切联系。对实验室培养的纯种产毒铜绿微囊藻各生长阶段叶绿素a浓度和外藻毒素MC-LR浓度进行了线性拟合，为进一步利用叶绿素a浓度粗略估计水体藻毒素MC-LR浓度提供理论依据。

通过分段中空光波导对超短脉冲进行光谱展宽，进而压缩获得更窄的飞秒脉冲，是获得周期量级飞秒脉冲的一个简单而有效的方法。对这一方法的最优化问题进行了理论研究和数值模拟。理论计算表明，相等的两段光波导并不是最佳的选择方案，进行优化后的方案在脉冲能量和波形上都会有显著提高。另外，考虑各种物理机制，在两段光波导总长度一定的条件下，适当选取前后两段的长度，可以获得更为理想的脉冲，从而提高脉冲压缩的效率和效果。

为研究不同亮度下iPad和iPhone显示颜色的均匀性及色域覆盖率的变化，以NEC显示器为参考，在这三类显示设备上全屏显示测量色块，计算不同亮度下指定位置与中心点之间的色差值；计算各显示设备不同亮度下色域覆盖率（Gp），分析亮度对Gp的影响。实验结果表明：三个显示设备的颜色显示均匀性都较好，ΔEab<5。其中iPhone的颜色显示均匀性最好，NEC显示器的最差，iPad的Gp值随着亮度的增加而下降，iPhone和NEC显示器的Gp值基本随着亮度的增加而增加。结果表明亮度对显示设备颜色显示的均匀性影响较小，对设备色域覆盖率的影响较大。实验结果可为各类移动终端选择合适的亮度值提供参考依据，为跨媒体的色彩管理提供参考依据。