利用南海北部PY30-1石油平台上的HyperSAS所测量的遥感反射比Rrs和CE318所测量的气溶胶光学厚度AOT，对中分辨率成像光谱辐射仪(MODIS)传感器(Agua and Terra)进行中国南海区域的卫星数据检验。对比了412、443、531、547 nm波段的遥感反射比和869 nm的气溶胶光学厚度。遥感反射比的比对结果表明， 现场观测值略高于卫星观测值，但两者的一致性较好，其中Terra卫星的443 nm波段，Aqua卫星412 nm和443 nm波段的遥感反射比平均相对偏差小于10%。大气气溶胶光学厚度的比对结果表明，现场观测值和卫星观测值有良好的一致性，其中Aqua卫星的对比结果优于Terra卫星，两者的平均相对偏差都小于10%，Aqua卫星对比结果的平均相对偏差为-0.181%， Terra卫星对比结果的平均相对偏差为8%。

利用电感电容(LC)低通滤波电路及InGaAs/InP雪崩二极管(APD)研制了200 MHz工作频率的近红外高速单光子探测器，LC低通滤波器采用简单的7阶椭圆函数滤波电路设计，探测器驱动采用脉冲门控电路及880 MHz、175 MHz低通滤波电路。在-40 ℃工作条件下，探测器探测效率、暗计数率、后脉冲概率典型值分别为11.8%、2.22×10-6/gate、1.89%。探测效率为10%时，随工作温度升高，探测器暗计数率增大，后脉冲概率则减小。在保证工作温度及门控幅值不变的条件下，随着APD反向直流偏压的升高，探测效率逐渐增大并趋于一个定值，而暗计数率及后脉冲概率则持续增大。采用相同的滤波器组合及正弦门控也可获得性能良好的1 GHz单光子探测器，在-40 ℃工作条件下，探测器探测效率、暗计数率、后脉冲概率典型值分别为11%、1.9×10-6/gate、1.48%。

对边缘随机调制方孔的菲涅耳衍射进行了理论分析，得到了菲涅耳衍射区内的衍射光强公式。通过对高斯随机调制边缘方孔的菲涅耳衍射的数值模拟，研究了随机边界的横向相关长度和粗糙度两个参量分别对方孔纵向和横向衍射光强的影响。结果表明，在同一衍射距离处，随机边界的横向相关长度和粗糙度越大，对调制方孔菲涅耳衍射的散射调制越大。相同的横向相关长度和粗糙度对在不同传输距离处方孔的菲涅耳衍射的影响也不同。这些结果对于实际孔径的菲涅耳衍射的应用具有一定的指导意义。

基于衍射的角谱理论分析了二维振幅型六角周期阵列物体的塔尔博特效应。将六角型点阵结构看成两个长方型点阵结构的叠加，推导出了六角型周期阵列物体的塔尔博特距离公式，并进一步分析了分数塔尔博特距离处的塔尔博特像，给出了分数塔尔博特距离处的复振幅分布公式。通过理论数值模拟与实验研究发现，在分数塔尔博特距离处的衍射图样还是周期性的六角型阵列，只是阵列周期发生了变化。研究结果表明，当分数塔尔博特距离的分数值β为3的正整数倍时，周期减小为原来的3/β；当分数塔尔博特距离的分数值β为非3的正整数倍时，周期减小为原来的1/β。

研究了少模大模场光纤的色散特性。采用有限元法分别分析了LP01模和LP11模的色散曲线与光纤结构参数的关系，并比较了大模场光纤中这两种模式的色散特性。结果表明，LP01模无法实现色散平坦传输，而LP11模能够实现色散平坦传输，且具有大模场和低弯曲损耗传输特性。

基于四态法的偏振相关损耗（PDL）测试技术，通常需要用光纤连接偏振控制器和待测器件。由于光纤普遍存在双折射效应，会使测试光的偏振态在经过传输光纤后发生改变，有可能给PDL测试带来影响。利用延迟波片近似和传输矩阵方程进行了理论分析，并利用偏振控制器、偏振分析仪和功率计等仪器进行了实验验证。实验结果表明，传输光纤虽然会影响测试光的偏振态，但对测试四态光在邦加球上的相对位置和PDL测试结果的影响极小，与理论分析保持一致。为深入研究PDL测试技术提供了一定的技术支持和经验借鉴。

从理论上分析了迈克耳孙干涉仪测量保偏光纤偏振耦合强度分布时交叉耦合点的产生机理，并阐述了基于马赫曾德尔结构的偏振分束干涉仪测量保偏光纤偏振耦合强度分布的原理，并对一小段保偏光纤跳线进行测量对比实验。实验表明：基于马赫曾德尔结构的偏振分束干涉仪能够有效地避免耦合点之间的交叉耦合现象，比传统的基于迈克耳孙干涉结构的测量系统有更好的信噪比和测量准确度，给出的测量值与标准值相差仅为0.04 dB，并能够以串音或者消光比的参数形式呈现给用户。

将相移光纤光栅等效为法布里珀罗腔，进行理论分析与仿真，研究了折射率调制深度和光纤有效折射率对相移光纤光栅光谱的影响。在此基础上，分析和研究了相移光纤光栅退火前后光谱的变化规律。结果显示，载氢光纤退火后，由于色芯结构的变化，会导致调制深度和有效折射率分别降低了10-5和10-4数量级。等效腔长增加5%左右，从而使得相移光纤光栅整个光谱和透射窗口往短波方向移动。通过对实验室刻写的相移光纤光栅退火前后的光谱进行拟合，发现实验结果与理论分析基本一致，这对相移光纤光栅的刻写和分布反馈激光器（DFB）的制作有一定的指导意义。

为了提高数字全息层析技术的动态特性，提出一种三视角实时采集数字层析全息图记录系统及层析全息图的处理方法。设计并实现了包含有三束物光波、一束参考光波的三视角离轴全息干涉光路系统，形成单幅层析全息图;根据单幅层析全息图的频谱分布特点，提出了全息图中各向干涉分量的提取方法，以折射率渐变型光纤为实验样本开展了实验分析，层析重建了光纤横截面的三维折射率。实验结果验证了这种方法的正确性和有效性，研究结果可应用于活体细胞形态的实时监测。

提出一种利用多尺度特征的无人飞艇遥感平台获取的序列航拍图像生成密集匹配视差图像的方法。运用尺度不变特征变换(SIFT)算法从两幅相邻图像中提取特征点，基于欧氏距离进行粗匹配,并通过缩小搜索范围提高粗匹配效率，再通过随机抽样一致性(RANSAC)算法估计基础矩阵，利用对极几何约束关系剔除误匹配，进行精确匹配，提高匹配的稳健性和精度，然后利用区域生长算法进行特征点密集匹配生成相应视差图像。实验表明算法在保持稳健性的同时，可以降低时间复杂度，获得相当规模的密集匹配点，得到良好的可视效果。

针对红外经纬仪在非稳定跟踪条件下数据误差较大、无法正常使用的难题，提出了一种外场检测分系统间同步控制关系的方法。该方法利用定点正弦检测解决了编码器锁存时刻与红外相机作用时刻的同步一致性问题，得到了相机积分时刻与编码器数据锁存时刻的修正函数；利用高速相机与红外相机同轴、同步拍摄和特征点外定标数据处理方法，得出了红外相机在不同参数设置情况下，积分时刻与B码时间之间的函数关系；通过动态修正各分系统的时间延迟，实现了红外经纬仪在非稳定跟踪测试过程中各分系统间的真正同步，确保了在非稳定跟踪条件下红外经纬仪的数据精度。实验结果表明，该方法科学、准确，可进一步提高红外经纬仪的动态测量精度。

基于非局部滤波的去噪算法较之传统的基于局部统计特性的算法可以获得更好的图像复原质量。由于相干激光雷达强度像主要受散斑噪声的影响，采用结合同态变换的同态非局部均值（H-NLM）算法、同态多级非局部均值（HM-NLM）、同态块非局部均值（HB-NLM）和同态块匹配三维滤波(H-BM3D)等基于非局部滤波的算法对真实相干激光雷达仿真强度像进行了去噪处理，并对去噪结果进行了对比分析。实验结果表明，H-BM3D算法对单帧强度像、HM-NLM对6帧平均强度像具有较好的复原效果，复原图像目标灰度分布均匀性好，边缘比较清晰，能够反映目标的几何结构特征。

为实现面向具体视觉任务提出的融合图像“目标探测感知质量”的客观度量，通过分割红外源图像中感兴趣区域确定融合图像中人眼敏感的目标和背景区域，结合主观评价实验观察条件与人类视觉系统特性确定目标邻域面积，利用人类视觉系统空间积分特性确定目标区域人眼敏感权重，利用人类视觉系统亮度掩盖特性确定多目标权重，构建了基于目标邻域对比度的客观评价模型。和基于韦伯定律的目标与背景对比度客观评价模型相比，目标邻域对比度客观评价模型在与主观评价结果的准确性、一致性和单调性方面均有显著提高，这对实际应用的图像融合系统具有现实意义。

对基于两片柱透镜光栅正交叠放的集成成像方法进行了光学特性分析和实验研究。分析了不同正交叠放的柱透镜光栅单元之间的几何光学特性的差异。对柱透镜光栅凸面对凸面的叠合方式进行了几何光学模型解析。运用光学仿真软件对正交叠放柱透镜光栅和微透镜阵列的光学成像特性进行了光学成像的模拟分析。通过电荷耦合元件(CCD)相机获取三维物体经过正交柱透镜光栅后的基元图像阵列，并根据柱透镜光栅的栅距对基元图像的尺寸进行配准，再用高分辨率激光打印机将基元图像阵列记录在相片纸上，并将其与正交柱透镜光栅进行精确位置匹配后，获得了具有全视差的立体成像效果。

激光自混合干涉技术是近年来兴起的一种具有很高应用价值的干涉测量技术。为提高自混合干涉的位移测量精度，在环形腔光纤激光器自混合干涉系统中引入正弦相位调制技术。分析了干涉信号的相位调制和基于傅里叶变换的解调算法，讨论了相位调制器的调制噪声和多重反馈等因素对自混合干涉测量精度的影响。使用环形腔掺铒光纤激光器和光纤相位调制器构建了实验系统，对高精度商用微位移平台的振动进行了测量，在频域中获取了自混合干涉信号的相位，并重构了位移平台的位移，获得了λ/20的位移测量精度。实验结果表明，该系统提供了一种可靠的基于全光纤传感应用的高精度位移测量方法。

对于有一定尺寸的面光源，在满足远场条件下，对其空间光强分布进行测量是保证照明设计中配光效果准确性的前提。根据发光面的实际组成情况，将面光源分为连续型和离散型两类进行光学建模分析，并针对最常见的平面和曲面光源，分别计算了圆形、矩形、环形、半球面和半柱面所对应的远场距离。结果表明，面光源的远场距离与发光面的形状关系密切，传统的5倍定律仅适用于连续型的圆形和矩形面光源，且在同等形状及尺寸下，连续型面光源的远场距离通常比离散型面光源的小。

扑翼微飞行器(FMAV)是一种模仿鸟类和昆虫飞行设计的飞行器，在军用追踪侦查和民用检测勘察上有很大应用价值。研究其翅翼的运动机制和动态形变，有助于提升它的空气动力学性能。采用结构光投影和条纹分析方法，投影正弦光栅到快速扇动的翅翼表面，使用高速相机采集变形条纹并对其进行傅里叶分析，重建了翼展为12 cm的扑翼微飞行器在不同扇动频率(14.60、17.54、20.62 Hz)的双翅运动过程，分析了翼面的形变；并着重分析和准确还原了翅翼上扑和下扑交替时产生强大升力的翼面剧烈翻转过程；提供了扑翼的扑动范围、旋转角及俯仰角等运动参数。为扑翼微飞行器的动力学研究、性能提升和优化设计提供了准确可靠的原始数据。

依据蒙特卡罗方法研究黑体的红外辐射特性，并计算黑体的有效发射率。以蒙特卡罗方法为基础，对黑体建立红外辐射随机模型，对随机红外辐射进行抽样并跟踪红外辐射，统计黑体的辐射特征，得出黑体有效发射率的近似值。仿真实验结果和理论分析表明此方法弥补了面源黑体难以用积分法计算辐射的缺陷，并且消去了现有蒙特卡罗方法模拟黑体辐射过程中的积分现象，有效降低了计算复杂度。仿真得到的有效发射率与实际面源黑体有效发射率基本一致，通过理论分析和仿真实验证实了此方法的合理性和有效性。

提出了基于参照探测器的积分球辐射均匀性定标方法并搭建了定标系统。对定标系统的定标精度进行了实验验证，结果表明：相对未考虑辐射漂移影响的情况，该系统对积分球辐射均匀性的绝对标定值提高了0.04%。对美国LabShpere公司USS2000型积分球的辐射均匀性分布曲线进行了标定，标定结果表明：在直径为20 cm的圆形扫描区域内，当探测器受光面与辐射孔径面间距D=0时，积分球辐射均匀性最好，达到99.8%；当D>80 cm时，均匀性基本达到饱和，接近99%；在D介于二者之间时积分球的辐射均匀性较差，不适合作为标准源。

为加快利用小波变换处理干涉条纹图的速度及提高干涉测量系统的实时动态特性，提出傅里叶变换和小波变换相结合的相位求解方法。利用傅里叶变换得到单幅干涉条纹图的频谱分布，确定干涉条纹图的频率范围和干涉条纹的方向，由此得到精确的小波变换的尺度因子范围和小波旋转角度范围，从而快速完成小波变换过程，实现干涉条纹图相位求解。在计算机模拟分析中，时间能加快约10 s，在实验分析中，时间能加快约21 s。 结果表明所提方法仅需要一幅干涉条纹图，实现傅里叶变换与小波变换的有效结合，加快了干涉条纹图的处理速度，提高了干涉测量系统的实时特性。

强激光系统中，光学元件表面中频段误差会导致光学元件的丝状破坏，引起光束的高频调制和非线性自聚焦，从而影响系统工作。现阶段还没有仪器专门针对中频段误差进行测试，做出完整的分析。为解决这一问题，设计出一套高分辨率干涉仪系统，对光学元件表面中频部分实行全频段检测。采用结构简单的Fizeau干涉光路，利用光纤导出式稳频激光作为光源，采用半波片、偏振分光棱镜和1/4波片组合成偏振干涉光路，成像系统采用双远心光路设计并使用超光滑面作为标准参考平面镜，并搭建了一套实验系统。实验结果表明该系统在空间频率8.3 mm-1处的系统传递函数(STF)大于70%，达到中频段检测要求。

面源黑体在红外光学系统及测试仪器的研制过程中有着广泛的应用。面源黑体红外辐射的均匀性直接影响整个测试和校准系统的可靠性和准确性。针对面源黑体红外辐射面均匀性的测试需求，提出了一种基于高分辨率、高精度红外辐射测温和实时校准的面源黑体红外辐射均匀性测量方法。实验证明该方法可以满足测试精度的需求，能够为面源黑体在均匀性校正中应用提供参考依据。

为了实现燃烧场沿视线（LOS）路径的温度分布测量，发展了可调谐二极管吸收光谱（TDLAS）多谱线测温技术。将快速温度调谐技术应用到TDLAS在线测量中，采用4支激光器时分复用的方式，在24 s内覆盖H2O的多条吸收谱线，通过多谱线选择原则筛选了其中的35条吸收谱线作为多谱线测温中的目标谱线。提出了路径分区的温度测量方法，通过将线强与温度的复杂超越函数关系在测温范围内进行多项式简化，并加入边界约束条件，得到每个路径分区内的温度值。利用该方法对酒精灯进行实验，得到的结果与热电偶测量结果相吻合，从而验证了快速温度调谐多谱线方法测量近似稳定的非均匀温度场的LOS分布的可行性和有效性。研究结果为火场检测和高温工业过程的温度测量提供了一定的参考。

基于氢化非晶硅光子工艺技术，单片集成了具有圆孔缺陷的刻蚀衍射光栅(EDG)微光谱仪，构建了一种高灵敏的折射率传感器。通过边界积分算法，精确分析了不同圆孔缺陷尺寸、缺陷位置和缺陷形状对探测灵敏度的影响。结果证明传感器的探测灵敏度和工艺容差性都随圆孔缺陷直径而改变，且能提供高传感灵敏度的共振散射缺陷往往具有相对较低的工艺容差性，在实际应用中需要根据要求对两者做折中考虑。研究结果证明圆孔缺陷位置对传感灵敏度几乎没有影响，但当圆孔缺陷更靠近输入光波导末端时可探测性更强；并且缺陷小的非正圆度对传感灵敏度的改变是可接受的。

高峰值功率的脉冲光纤激光在长距离输出时容易激发受激拉曼散射（SRS）效应。搭建了主振荡功率放大（MOPA）结构的调Q光纤激光器，研究不同工作状态时的输出激光功率、光谱以及脉冲宽度；实验研究了脉冲光在2 km单模光纤中传输时的受激拉曼散射效应，分析了其拉曼散射光谱特性及各级斯托克斯光波的时域特性。实验结果表明：脉冲光在长距离传输时易出现多级受激拉曼散射光，各级斯托克斯光间的频移基本相等，其与入射脉冲的中心波长无关，与光纤本身的材料及掺杂成分有关，且各级拉曼散射光与抽运光在传输中是同步的。高斯形脉冲经受激拉曼散射后，剩余脉冲的形状呈中间凹陷。

基于正交各向异性材料的热传导方程，采用积分变换的方法得到了正弦调制激光辐照KDP晶体的瞬态温度场的一般解析表达式。同时通过Matlab软件仿真分析了调制激光的光斑半径、功率以及频率对KDP晶体瞬态温度场的影响。结果表明，正弦调制激光辐照KDP晶体时，晶体内温度随时间呈阶梯状变化，经过一段时间后最终呈稳定周期性分布，而且体内温度随激光光斑的减小、功率的增大而增大。上述结果可为把光热位移技术应用在KDP晶体的光热学测量提供理论依据。

采用多孔氧化铝(AAO)模板作为基底，结合真空蒸镀、热去湿技术实现金纳米颗粒的有序组装。通过二次氧化技术制得孔径80 nm、壁厚20 nm左右的多孔氧化铝模板，在模板表面真空蒸镀一层很薄的金膜，随后将样品放入管式炉中做退火处理。在扫描电子显微镜下对其形貌进行表征，发现多孔氧化铝模板表面金纳米颗粒具有很好的有序度；同时对于具有较浅孔的模板，有序孔阵列组装得到的金纳米颗粒阵列呈现高度有序性,且与孔阵列密排六方结构相匹配。采用紫外可见光分光光度计在300~800 nm波长范围内对表面成功组装金纳米颗粒阵列的样品吸收特性进行了测量，结果表明多孔氧化铝模板组装金纳米颗粒阵列后吸收谱图出现明显的表面等离子体吸收峰，峰位置在316 nm和616 nm处，较普通金纳米颗粒吸收峰位置出现大幅度的红移。

采用金属离子注入技术制备了注入剂量分别为0.5×1017，1×1017，1.5×1017 cm-2的Zn纳米颗粒复合材料。结合共聚焦激光扫描显微镜和透射电子显微镜，观察了Zn纳米颗粒大小及其物相。利用单光束Z扫描技术，在波长为1064 nm的入射光作用下，分别测量了样品的非线性光学折射率系数和非线性光学吸收系数。结果表明，Zn纳米颗粒复合材料是自散焦反饱和吸收材料，随着注入剂量的增加，材料的三阶非线性光学系数有不同程度的增加。通过适当选择注入剂量的浓度，可得到在1064 nm波段样品的最佳三阶非线性光学系数。

采用紧束缚模型描述双层石墨烯的电子能带结构，得到相应的本征值和本征函数,并利用入射光子与电子相互作用的微扰理论分别计算单光子吸收(SPA)和双光子吸收(TPA)系数，系统地分析了入射光子能量和电子弛豫时间对双光子吸收的影响。计算结果表明：双层石墨烯的单光子吸收系数随入射光波长呈分段性变化，当入射光波长大于3100 nm时，单光子吸收系数为常数，约为2.1×108 m-1；双层石墨烯的双光子吸收在红外波段(波长约为3100 nm)处有一个很强的共振吸收峰，吸收系数的量级为10-4 m/W。研究结果为双层石墨烯在光子学和光电子学方面的应用提供理论指导。

为了研制出高质量光学表面的离轴非球面碳化硅反射镜，提出一套包括铣磨成型、研磨、粗抛光、表面改性以及精密抛光等工序的完备的离轴非球面碳化硅反射镜加工工艺规范。采用Ultrasonic 100-5数控加工机床直接将Φ600 mm碳化硅反射镜铣磨成离轴非球面，铣磨后反射镜面形精度的峰谷(PV)值为17.17 μm。利用计算机控制光学表面成型（CCOS）技术对离轴非球面碳化硅反射镜进行研磨和粗抛光，使其面形精度的均方根(RMS)值达到0.102λ（λ=0.6328 μm）。采用离子束辅助沉积(IBAD)表面改性技术在粗抛光后离轴非球面碳化硅反射镜表面镀制一层厚度约10 μm的硅改性层，并利用先进的离子束抛光(IBF)技术对表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行精密抛光。最终离轴非球面碳化硅反射镜的面形精度和表面粗糙度的RMS值分别达到0.018λ和0.6968 nm。加工结果表明提出的加工工艺规范完备，适用于离轴非球面碳化硅反射镜的加工。

天体物理学的发展对实测天文的要求越来越高，天文光谱偏振观测能够获得更多的天体信息，可为进一步的研究提供全面的资料。以中国科学院国家天文台的2.16 m地基式天文望远镜为平台，设计并研制了基于声光可调谐滤波器的偏振成像光谱仪，光谱范围为450~900 nm，光谱通道数为128个。以声光可调谐滤波器(AOTF)为分光元件，光谱通道可电调谐，可以同时获得图像光谱偏振信息。该设备由望远镜准直系统、声光可调谐滤波器、望远镜成像系统，补偿准直系统，补偿成像系统及探测器组件组成。介绍了声光可调谐滤波器的偏振成像光谱仪的工作原理、设计方案及各光学子系统的设计参数分配，最终完成了一个设计质量在32 lp/mm 的空间频率下, 调制传递函数(MTF)均值为0.5的光学系统。

无论是在地基成像系统中还是太空望远镜中，轻质镜以其重量轻、刚度大的优点已经得到广泛的应用，然而镜子发射到太空后由于太空环境下温度变化和重力卸载等因素，造成镜面面形变差。为了解决这一难题，设计了一种新型的用于空基成像系统的轻质能动镜，在发射太空后能够校正自身变形。采用该轻质能动结构可以使主镜口径做到更大，从而提高分辨率和灵敏度，同时能够实现在轨改变镜面面形，将镜面的面形控制在光学误差内。采用拉丁超立方采样和全因素搜索优化算法，结合参数化有限元建模，对能动镜进行了结构优化设计，得到了筋板厚度、镜面厚度、驱动器长度、底座高度对离焦拟合误差和拟合离焦最大峰谷值的影响趋势。这对于未来针对特定任务的设计有一定的参考价值。

研究了相位型电控全息聚合物分散液晶（H-PDLC）菲涅耳透镜的制备及其特性。采用马赫曾德尔干涉光路产生与菲涅耳波带片环带结构相同的干涉图样，以全息记录的方式对聚合物分散液晶（PDLC）材料进行曝光，制作出H-PDLC菲涅耳透镜。用所制得的透镜进行了透射与衍射实验、多焦点变换成像实验以及电控光学衍射特性实验。实验结果表明H-PDLC菲涅耳透镜是一种衍射型光学元件，其光学衍射特性可受电场信号的调控。在633 nm波长下，测得透镜的主焦距约为33 cm，用菲涅耳波带片衍射理论研究了H-PDLC菲涅耳透镜多重成像的机理，演示了H-PDLC菲涅耳透镜多焦点的变换成像，讨论了这种变换成像的规律。

研究了两个原子分别与两个耗散相干态光腔相互作用时两个原子之间的量子纠缠，讨论了光场平均光子数、光场耗散等因素对纠缠动力学行为的影响。发现平均光子数的增大能加速纠缠衰减，增大耗散可以抑制衰减。从纠缠动力学规律来看，双原子系统可等效成非马尔可夫环境中的双量子比特体系，也可以等效成马尔可夫热库中互相耦合的两量子比特系统。对于原子初态为X形状的态，得到了稳定纠缠的表达式，发现稳定纠缠随初态平均光子数的增大而减小，随耗散系数的增大而增大，在此基础上，得到了发生纠缠死亡现象的条件。

相干多普勒激光雷达通过探测大气气溶胶后向散射信号的多普勒频移来反演风场。机载多普勒激光雷达的应用发展拓展了风场探测的领域、提高了探测时效性。而机载激光雷达的风场反演相对于地基系统来说要复杂很多，这归因于飞机平台的移动特征带来的多普勒影响。主要论述了机载多普勒激光雷达在风场反演过程中需要实现的主要数据校正算法，包括姿态校正、高度校正、速度校正、地面信号校正算法等，并实现了激光地面作用点海拔高度和地面信号速度的反演和对比验证，对比结果具有较好的一致性。这些算法的有效解决对于提高激光雷达测量精度具有重要意义。

为了研究大气湍流的闪烁效应对合成孔径激光雷达成像的影响，基于Kolmogorov湍流谱模型，根据Mellin变换技术及随高度变化的大气湍流结构常数模型推导了大气湍流中激光波束斜程传输时接收机处波束的对数振幅方差；数值分析了不同目标高度、不同波长情况下对数振幅方差随传输距离的变化关系；利用此结果根据大气湍流中激光反射回波闪烁效应的概率密度函数对大气湍流中未经滤波的合成孔径激光雷达成像进行仿真，结果表明随着波束对数振幅方差的增加即湍流强度的增加，图像变得越来越模糊。特别当湍流接近饱和时，目标几乎无法识别，影响成像系统的分辨率。

将最大后验概率(MAP)算法应用于遥感图像复原中。针对算法中系统模糊参数预先不知需要人为设定的不足，通过基于图像微分自相关方法获取点扩散函数，以获取的点扩展函数作为先验知识，分别采用Wiener滤波法、正则MAP法、基于Poisson-Markov模型的MAP(MPMAP)法对遥感图像进行复原，并进行对比。实验结果表明，MPMAP方法复原能力较优，可有效提高遥感图像像质，增强图像的高频部分。

基于一阶玻恩近似和光波的傍轴传播条件，解析推演获得杨氏双孔干涉光波通过准均匀介质散射的光谱强度表示式。利用散射势强度的傅里叶变换项为空间快变函数这一重要性质，进一步将散射光谱强度近似展开为仅包含散射势相关系数的傅里叶变换项叠加的形式。此外，还得到一组使得散射光谱强度保持恒定的介质散射势标度定律。该定律表明，当散射势相关系数的傅里叶变换项可分解为频谱分量与空间函数乘积的形式，且分解的频谱量与频率二次方的倒数成正比时，散射光谱将保持恒定，并与入射杨氏双孔的平面波光谱分布完全相同。以上研究开拓了干涉光波经介质散射的理论模型，为鬼成像探测、光学相干层析等工作提供了重要的理论依据。

近红外(NIR)光谱分析中的异常样品严重影响所建立模型的分析精度和稳定性，将随机抽样一致性（RANSAC）算法引入到近红外光谱分析中，以建立稳健的近红外定量分析模型。在RANSAC算法的基础上，结合近红外光谱分析的特点，提出了适合于建立近红外光谱稳健模型的改进RANSAC算法。以83份土壤样品的近红外光谱为研究对象，探讨所提出的改进RANSAC算法在建立土壤有机质模型中的效果。结果表明，与直接建立的偏最小二乘法(PLS)模型相比，通过改进RANSAC算法所建立的有机质模型的相关系数R由0.891提高至0.963，交叉验证均方根误差(RMSECV)从0.4979%降至0.3083%。由此可见，改进RANSAC算法对近红外光谱的异常样品具有较好的剔除作用，可以有效地提高模型的分析精度和稳健性。

采用琼斯矩阵进行系统偏振分析，提出了一种基于全内反射的偏振相位差快速测量方法。采用光学薄膜特征矩阵理论对薄膜进行光学特性分析，导出了通过测量全内反射偏振相位差以获取体材料折射率以及膜层厚度的关系式。实验采用该方法获得了K9玻璃的色散曲线，分析了其膜层厚度的监控灵敏度，并与透射率监控方式进行比较。研究结果表明：采用该方法获得的K9玻璃色散曲线与标准曲线非常吻合；该方法相较于透射率监控具有更高的厚度监控灵敏度和折射率测量精度。

采用离子束辅助反应蒸发的方法沉积3~5 μm和7~10 μm具有高透射率的多光谱氮氧化铪薄膜，通过控制沉积速率改变膜层中N、O化学计量比，从而研究氮氧化铪中N、O化学计量比不同对薄膜光学性能的影响规律。随着沉积速率从0.8 nm/s减小到0.05 nm/s，氮氧化铪薄膜的折射率从1.95降低到1.80，而消光系数从1×10-3增大到8×10-3，禁带宽度从5.62 eV减小到5.5 eV。在多光谱硫化锌基片上镀制增透膜和氮氧化铪薄膜后测试光谱曲线，3.0~5.0 μm波段的透射率为82.16%，7.0~10.0 μm波段的透射率为82.84%，结果表明，氮氧化铪薄膜在中波和长波红外区域具有高的透射率。

针对道路照明设计中存在的两大标准体系即CIE和IESNA道路照明设计标准这一现状，从道路照明标准中各评价指标的定义、计算方法和规定阈值出发，讨论了两种标准体系的区别，并具体结合由不同道路和灯具型号组合所形成的20种道路照明模式，采用以节能为目标的最优化算法，得出在不同道路照明标准指导下每种模式的路面亮度分布，并分析比较了这两种标准下路面亮度指标的定量差异，进而得到相应的灯具数及能耗的差异。根据该结果分析我国与欧洲和北美国家在地理位置与交通状况上的差异，提出根据不同交通及地域特点进行照明模式的选择、提高节能水平的建议。

数码相机用于在线检测图像颜色质量的关键问题是数码相机的特性化。针对这一问题，根据在线印品图像颜色检测的要求，采用IT8.7/3色卡作为色样，基于查找表特性化方法的可靠性，提出采用三维查找表与反距离加权插值算法建立数码相机的特性化模型；并针对特定的印品，实际采样进行算法优化。相机预测精度结果最大色差为4.66，平均色差为2.10。在相机预测精度良好的前提下比较了两台相机特性化后的预测值，最大色差为4.40，平均色差为1.34；并提出了采用图像的平均灰度来评价相机一致性的方法。结果表明，此算法使机器视觉一致性有了显著提高，基本满足要求。