增益介质中泵浦光束提供的软光阑效应对于实现克尔透镜稳定锁模及其超宽带光谱脉冲的产生具有非常重要的作用．实验上首先对半导体泵浦全固化钛宝石飞秒激光器的锁模动态特性进行了研究，在4W绿光泵浦状态下获得了平均输出功率为570mW、中心波长在794nm～835nm范围内调谐、光谱带宽最大可达135nm的近红外光脉冲输出，其相应的时域变换极限脉冲宽度均小于10fs．另外，将光束聚焦在超薄BBO晶体上，获得了中心波长在418nm～429nm之间调谐、光谱宽带时域变换极限小于15fs的蓝光飞秒脉冲．

利用光束传播法对带隙型光子晶体光纤(photonic crystal fiber，PCF)的泄露谱进行了数值分析．结果表明：PCF泄露谱往往具有多个带隙；泄露谱对PCF结构的变化异常敏感，泄露峰值波长和带隙波长不但与空气孔周期有关，还受空气孔直径的影响；由于PCF的空气孔内可填充液晶，泄露特性对液晶折射率的变化极其敏感，当液晶折射率增大时，峰值泄露波长和带隙波长都向长波漂移．

根据矩阵光学理论，研究了全反射棱镜式环形激光器(TRPRL)光路的温度效应．从理论上给出了描述光路中光学元件在介质折射率变化时的3×3变换矩阵，建立了折射率变化时谐振腔内光路的偏转模型，由此讨论了温度变化导致TRPRL光路的偏转规律，并研究了降低TRPRL温度效应对其性能影响的方法．所得结论对TRPRL的设计和运用有重要指导意义．

TEA CO₂激光器输出光束的能量密度分布一般为平顶型分布．为了给研究和分析TEA CO₂激光器输出光束提供一种新的处理方法，采用FGB理论，对实验测量的一台TEA CO₂激光器输出的实际平顶型光斑的能量密度分布按厄米－高斯函数进行了展开．根据展开结果，对TEA CO₂激光器输出光束的空间分布特性进行了分析与讨论．初步证实了TEA CO₂激光器输出光束的能量密度分布可以按厄米－高斯函数展开．

通过在不同的环境气压下拍摄脉冲激光烧蚀金属Cu诱导产生的发光羽，获取了不同区域具有不同颜色特征的发光羽照片．结果发现：发光羽的颜色随环境气压的改变而变化．采用空间分辨光谱技术，测定了激光诱导金属Cu靶产生发光羽辐射强度的空间分布，以及不同烧蚀环境气压对发光羽辐射强度的影响．研究了脉冲激光烧蚀Cu表面诱导发光的动力学过程，建立了可能的发光羽分区模型，对发光羽的不同区域发光粒子的激发机理进行了探讨，并用之定性地解释了所观察的实验现象．结果分析表明：脉冲激光诱导Cu产生的发光羽可以分为三个区域，不同区域的发光机理不同，Cu原子和Cu离子的激发机理不完全相同．

对半导体抽运的Yb∶YAG克尔透镜锁模激光器进行理论分析计算，分析五镜谐振腔和四镜谐振腔的稳区不同，利用稳区范围变化对五镜谐振腔稳定锁模机理做出合理解释．详细计算分析Yb∶YAG激光器内克尔调制效应对锁模的影响，获得最佳腔参量．在腔内没有插入硬光阑的情况下，利用五镜腔实现了Yb∶YAG晶体克尔透镜锁模运转．理论分析和实验结果相符．

利用具有温度控制的磁光调制倍频法，测量了Tb20顺磁性铽玻璃在293K～343K范围内不同温度下的本征旋转和费尔德常量的温度响应特性．结果表明，这种铽玻璃具有敏感的温度响应．以此种玻璃制作各种磁光器件，特别是在准确度要求很高的零锁区激光陀螺中作为法拉第偏频器件时，必须进行温度补偿．最后给出了两种可能的温度补偿方法．

利用高阶Pade近似的2D－BPM算法，对具有不同弯曲半径及交叉角度的SOI弯曲交叉波导的传输特性进行了模拟、分析和深入研究，发现交叉波导的串扰随弯曲半径及交叉角度增大而减小的规律．在此基础上，对由正弦弯曲、余弦弯曲以及圆弧弯曲三种弯曲波导构成的SOI交叉波导的损耗及串扰特性进行了分析比较．结果表明，由正弦弯曲构成的交叉波导传输损耗最小且串扰最小．

利用有限差分光束传输法(FD－BPM)详细研究了光波导阵列电光扫描器的核心部件－光波导阵列的传输特性和辐射特性，分析了光波导阵列结构参量对其传输特性和辐射特性的影响．研究结果表明，光波导芯层厚度、光波导阵列的周期、长度和层数对光波导阵列输出面上的光场振幅、相位分布及光波导阵列输出光束主瓣的半峰值全宽度(FWHM)影响很大．通过与其它理论研究的结果进行比较指出，FD－BPM可以很方便地、更全面地描述光波导阵列的传输和辐射特性．另外，在研究光波导阵列光束扫描的基础上，根据光波导阵列电光扫描器的扫描探测要求，提出了光波导阵列结构优化设计的原则．

采用聚焦红外激光光束进行熔融加热，针对激光熔融拉锥型光纤耦合器设计了一种熔融区域长度为200μm的微型光纤耦合器．使用光束传输法对拉锥长度和耦合区域的宽度进行了模拟并与实验结果比较，在1320μm的拉锥长度和14μm的耦合宽度处找到了最优化且低损耗的耦合器尺寸配置．

为减小多模干涉(Multimode Interference，MMI)耦合器件的尺寸，提出一种多模波导宽度为指数型变化的Taper结构．理论分析了多模波导长度与该Taper结构的参量之间的关系．与已被用于减小MMI器件尺寸的抛物线型Taper结构相比，该结构可进一步减小器件的尺寸．就几种波导结构参量下的MMI耦合器，利用宽角光束传播法进行了数值模拟．结果表明，指数型MMI耦合器的性能与抛物线型MMI耦合器的性能类似．指数型Taper结构可以用于MMI器件以减小该类器件的尺寸．

对基于掺杂铌酸锂材料的体光栅波分复用器主要结构和光栅记录参量提出了一种优化设计方法．采用严格耦合波理论，对两种偏振不同入射角和不同记录晶体厚度下的器件关键性能参量，如插入损耗和偏振相关损耗等进行了优化．数值结果证明采用优化设计的晶体厚度和光栅记录时的入射角，在获得相当低的偏振相关损耗的同时，也能够获得较低的插入损耗，实现了综合性能优化的波分复用器设计．实验结果证明用优化设计的参量能有效降低波分复用器件的插入损耗和偏振相关损耗．

设计了飞秒电子衍射系统，详细分析了影响系统时间分辨率的因素，如阴极的材料及厚度、阴极附近场强、聚焦方式、偏转灵敏度及扫描速度等．设计的电子枪采用35nm厚的Ag阴极，阴栅之间场强为10kV／mm，磁线圈聚焦，偏转灵敏度为26．3mm／kV的平折扫描板，5．5kV／ns的扫描电压斜率，最终获得了1．45×10⁸m／s的扫描速度．计算出系统总的时间分辨率为500fs左右．

利用光电流谱的方法对锗硅量子阱结构的带间吸收边进行了研究．实验观察到了在不同的偏压和温度下，锗硅量子阱结构的带间吸收边谱线发生了有规律的变化．通过对锗硅量子阱材料的光电流谱的带间跃迁吸收边的拟合，得到了硅导带到锗价带的能带宽度分别为1．043eV和1．050eV．随着外加电场的增强，带边的吸收曲线向低能方向移动．通过理论计算得到了带间跃迁吸收边的漂移量与外加电场的关系，并与实验吻合较好．随着温度的降低，带间吸收边向高能方向偏移，对于这一现象给出了定性的解释，并通过拟合得到了禁带宽度随温度的变化率．

对光电子器件激光封装中光纤准直器的热致角度偏移进行了实验研究和理论分析．设计了一种新型的拱形焊接支承架，并对其热稳定性进行了测试．测试结果表明，在加载十个连续的温度循环周期后，其角度偏移为0．01°，而在同样的测试条件下，传统的鞍形支承架的角度偏移达到0．023°．采用非线性热－应力耦合有限元模型对封装结构中热应力的变化、残余应力的分布以及准直器角度偏移进行分析．理论分析结果与实验结果极好地吻合．进一步的理论计算得到新型拱形支承架的饱和热致角度偏移为0．043°，与传统鞍形支承架的0．065°相比得到了较大的降低．

针对基于平面圆柱透视法PCF(Plat Cylinder Perspective)设计的全景环形透镜PAL(Panoramic Annular Lens)的环行像存在畸变失真的现象，对全景环形透镜PAL的二维平面环形像设计了展开算法，分别在切向和径向进行线性化处理．算法采用了线性插值，使展开后图像无盲区，同时建立在FCP成像原理上的转化，实现了对二维平面PAL像进行真实恢复，且效果良好．

采用N^*－Sc^*序列相铁电液晶，通过控制在N^*－Sc^*相变时施加电压的频率和幅值，制备了不同分子层排列结构的器件，获得了“V”字形和半“V”字形的电光特性曲线，从而可以实现连续灰度．根据铁电液晶自发偶极矩与电场力矩的相互作用原理，分析了器件形成不同分子层排列结构及呈现“V”字形和半“V”字形电光特性的原因．

光电成像系统的抽样过程会引起图像频谱在频谱空间上的多次复制，如果抽样过程不满足系统的奈奎斯特条件，相邻的频谱项就会产生混叠．光学传递函数可以反映系统中光学成像，抽样和重建等各个过程对图像信号频谱的响应．通过对使用光学低通滤波器(OLPF)光电成像系统的光学传递函数的分析，表明光学低通滤波器可以有效地限制图像的频谱宽度，使抽样满足奈奎斯特条件，达到消除频谱混叠，改善重建图像质量的目的．

应用高数值孔径系统的矢量衍射理论研究了半球形固体浸没透镜(SIL)球面表面的反射对SIL系统透射场的影响．研究结果表明，半球形SIL球面表面的反射对SIL显微系统的透射光强产生很大的影响．然而，这种反射不改变半球形SIL显微系统的分辨率．SIL球面介质界面材料的折射率失配越大，透射光强减小越多．在SIL的球面表面涂上减反膜或者在物镜和SIL之间填充折射率较大(但比SIL的折射率小)的介质可以提高系统的透射光强．

提出了一种实现消色散光变图像的二元光学方法．以不同取向的狭缝光阑作为目标物光场，采用迭代傅里叶变换算法计算得到具有定向衍射特性的二元位相结构，并作为光变图像的微结构．面向不同图形结构的光变图像，给出了两种不同的数据方案．利用自行研制的激光直写系统以逐图形方式和矢量化直写工作方式分别光刻不同结构的光变图像，位相结构的线宽为2μm．实验结果表明，定向衍射二元光学位相结构具有消色散特征，且适合于热压复制工艺，为制造消色散光变图像提供了一种新方法．

提出了一种用激光散斑测量光盘信息符统计特性的方法．利用散斑统计理论中衍射散斑场的平均对比度与散射屏表面粗糙度近似成线性关系，把光盘等效为弱散射屏，对未刻录、刻录及存在缺陷的CD－R光盘不同区域形成的衍射散斑图进行了对比研究．实验结果表明，该方法具有可量化、全场测量的优点，能够表征光盘信息符的某些统计特性，这为测量光盘刻录质量提供了一种新的方法和途径．

通过与双光子荧光共焦成像过程比较，研究了非线性二次谐波的强度脉冲响应函数并对它进行频域分析，获得了横向、纵向截止频率和通频带．研究结果表明：二次谐波共焦成像具有更高的分辨率．

通过数学推导给出了更为一般的计算傅里叶退卷积FSD(Fourier self－deconvolution)光谱信噪比变化率的公式．研究了在六种不同切趾函数情况下，当退卷积系数由小逐渐增大时，傅里叶退卷积光谱信噪比变化率随切趾长度的变化．研究结果表明，当傅里叶退卷积由欠退卷积过渡到完全退卷积再到过退卷积时，傅里叶退卷积光谱信噪比的衰减迅速加快．

利用同步扫描荧光光谱法，并结合红外吸收光谱法对经过高温煎炸的几种食用油进行了分析和研究．实验发现，与新油相比煎炸后的食用油在370～380nm附近的荧光峰消失，表明一些营养物质(如维生素E)的挥发或分解；而461nm和479nm附近出现的新荧光峰，和红外光谱区1745cm附近的红外吸收增加表明油样中含有羰基C=O基团的物质的增加．从而表明荧光光谱方法可以用来对煎炸食用油进行检测．

以噻吩甲酰三氟丙酮(2－thenoyltrifluoroacetone，TTFA)，六氟乙酰丙酮(hexafluoroacetylacetone，HFA)和甲基联苯甲酰(dibenzoylmethide，DBM)分别为配体合成了Eu³⁺的三种β－二酮类配合物Eu(TTFA)₃、Eu(HFA)₃和Eu(DBM)₃，以及掺杂这三种配合物的聚合物(聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA)，并用分光光度计对它们的荧光光谱特性进行了分析研究．结果表明，三种配合物中Eu(TTFA)₃荧光强度最强，并分析了其原因，发现能级匹配、配体取代基、配体结构对称性等均对配合物发光效率有重要的影响．通过比对，证明了TTFA是Eu³⁺发红色荧光的优良配体．进一步研究还发现，Eu(TTFA)₃掺杂PMMA中稀土离子的荧光强度和荧光寿命均随掺杂浓度(质量分数为0．08～0．5)的增加而增大．

提出一个新型的毫米波光纤传输系统及本振信号远程传送的结构．此技术能为将来使用皮蜂窝网络提供宽带无线接入服务给出一个简单的基站接入点解决方案．计算和仿真结果表明，在激光器输出功率为－6．5dBm，光放大增益为6dB，激光线宽为1MHz，75MHz或150MHz，误码率不超过10^－9的情形下，622Mbit／s的下行相移键控信号能够在传统单模光纤上传输超过30km的距离．在具有相对大的激光器线宽150MHz和光纤距离为30km时，由激光器相位噪音和光纤色散所引起的(通过远程传送的)毫米波本振信号的额外相位误差的方差仅为1．74°．

卫星振动是影响星间光CDMA通信系统性能的一个重要因素．考虑多用户干扰、背景光噪音、热噪音、接收机噪音和卫星振动，给出了基于PPM信号格式的星间二维光CDMA通信系统的系统模型．采用数值分析的方法，详细分析了卫星振动对该系统误码率性能的影响．结果表明，码速率、通信波长和卫星振动都会影响星间二维光CDMA通信系统的误码率性能．当卫星振动标准偏差σ≤4×10^－7时，卫星振动对系统误码率性能的影响较小；当卫星振动标准偏差σ≥1．2×10^－6，卫星振动对系统误码率性能的影响很大，得到的误码率难以满足系统的通信要求，需要采用卫星振动抑制或补偿等技术提高星间二维光CDMA通信系统的误码率性能．

用材料力学理论分析了D形光纤Bragg光栅(D－shaped fiber Bragg grating，D－FBG)以及常规光纤Bragg光栅由弯曲引起的轴向应变，得到了光栅Bragg波长漂移的弯曲敏感特性．实验结果和理论计算结果基本相符．与常规FBG相比，该D－FBG的弯曲灵敏度要高近80倍．因此DFBG可以直接应用于弯曲形变的测量，以及间接应用于压力、加速度等物理量的测量．理论分析和实验结果对采用该类型光纤光栅的器件和传感系统的设计具有参考意义．

在设计的双层光互连网络中，上层网络是星型连接，依靠数字路由结点进行通信．单通道最大传输速率为1．4Gbps，数字路由结点吞吐率大于10Gbps，底层为网络接口卡和结点机连成的环形网，峰值传输速率为1．056Gbps．在底层网络中个别结点机与传感器之间配置有光纤旋转连接器，可传输动态数据．经计算，环网内最大通信延迟时间小于5．292μs，互连网络的平均通信延迟时间为11．03μs，环形网络的最大数据传输带宽为50Mbit／s．

研究不同的路由和波长分配(RWA)方法对无波长变换WDM网络P圈优化性能的影响．提出了用负载均衡的方法对各波长层的工作容量进行均衡，以降低网络总容量．分别研究了动态分层通用RWA(DL－GRWA)、最短路径RWA(SP－RWA)、动态分层负载均衡(DL－LB)、最短路径负载均衡(SP－LB)、固定波长负载均衡(FW－LB)5种方法对网络总容量的影响．仿真发现，无论何种RWA方法，随着圈最大跳数限制的变大，网络总容量都逐渐降低，其中SP－LB方法所需要的网络总容量最小．

用中频磁控溅射方法在SiO₂／Si基底上制备了五组固定掺铒浓度不同镱铒浓度比率的镱铒共掺Al₂O₃薄膜样品．室温下测量了薄膜在1．430μm～1．630μm波段范围内光致发光光谱．研究发现，镱的掺入有效地提高了三价铒离子的光致发光强度，最优的镱铒掺杂为：掺铒0．33mol%，Yb³⁺∶Er³⁺=10∶1，比相同掺铒浓度单掺铒样品光致发光峰值强度增强40倍；确定的掺铒浓度，有着固定的最佳镱铒浓度比率，主要是镱铒离子间的正向和反向能量传递相互作用的结果，但最佳镱铒浓度比率随着掺铒浓度的增加呈现下降趋势；单掺铒薄膜的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现近Gauss形状变化，而最佳镱铒共掺样品的光致发光峰值强度随掺铒浓度呈现了倒Gauss形状变化．

用阳极氧化的方法制备了阳极氧化铝膜，向其孔中分别镀入了铜和银，利用UV－3101型分光光度计测试了其透射光谱和偏振光谱，并研究了样品的偏振特性与入射角的关系．实验结果表明，这种含金属阳极氧化铝膜在近红外波段表现出良好的消光比，且入射角的大小对其消光比有着明显的影响．

根据亥姆霍兹－基尔霍夫积分，对菲涅尔波带片的高斯激光场在轴向、径向强度分布进行了理论分析，研究了高斯激光束照射下波带片的衍射场规律．数值计算表明：沿轴向光场呈系列焦点，各焦点附近光强分布有振荡现象，随焦点级次的增大光强迅速增大；有焦移现象，焦移量随焦点级次的增大而增大；焦深随焦点级次的升高按平方反比律减小，随波带数减小或焦距增大而增大．在焦平面上，光斑大小与最外环宽度成正比，与焦点级次成反比．

在同时考虑样品的形貌及材料光学参量和入射光偏振模式的情况下，利用基于边界元方法编写的二维矢量电磁场计算程序，对工作在照明模式下的扫描近场光学显微镜(Scanning Nearfield Optical Microscope，SNOM)的近场矢量电磁场分布进行了数值计算模拟研究．结果表明，在没有表面形貌特征时，探针的光能量透射率随样品材料的折射率和损耗角的增加而增大，而样品表面光斑尺寸受折射率和损耗角的影响很小；对有形貌特征的探针扫描像研究结果表明，SNOM的分辨率随着样品的折射率和损耗角的增加而提高；对SNOM不同的工作模式的扫描成像信号进行的计算结果表明，恒定间距扫描方式比恒定高度扫描方式对样品表面的细节有较强的分辨能力．

设计了一种飞行训练使用的球幕投影仪光学系统．系统焦距为5．5mm，相对孔径为1／4，全视场角175°，光谱范围为可见光波段，采用了3组10片的反远距型结构．与普通投影系统不同之处在于，该系统在保证大视场的前提下有效地减小了场曲对像质的影响．给出了球幕结构对场曲影响的定量分析以及较为方便的屏幕半径选择方法．因全部采用国产玻璃而同时满足了国产化的要求．

根据提出的虚拟通道技术，提出一种在载体中嵌入灰度图像作为水印的数字水印算法．通过修改载体频率域系数，载体通道可被看成一个虚拟的水印通道，它由若干个缺损的水印子通道构成，水印的提取不需要原始载体或原始水印的参与．实验结果表明提出的算法很好地保证了水印的不可见性和稳健性．

提出一种基于位错点阵编码三维成像系统的标定方法．首先在物空间建立三维数据基准，然后通过基准传递的概念标定摄像子系统，再通过建立摄像子系统坐标系与投影子系统坐标系之间的约束关系，将标定后的摄像子系统的准确度传递到投影子系统坐标系．摄像子系统坐标系与投影子系统都具有标定的准确度之后，可以根据位错点阵编码三维成像技术的解码算法获得深度图像空间坐标的计算值，然后将其与物体空间的三维标定数据基准进行比较，建立目标函数为误差平方和最小的非线性优化方程．通过迭代求解这个优化方程，最终获得三维系统的结构参量．实验结果表明，经过三维标定的位错点阵编码三维成像系统，对300×300×80mm³的测量体积内，可以获得X方向的标准差为0．29mm和Y方向的标准差为0．24mm，Z方向的标准差为0．29mm的测量准确度．

基于一种利用光测图像获取目标空中飞行姿态的方法，对高速电视获取的目标图像进行预处理的问题进行了研究，检验了姿态获取方法的可行性．人工模拟目标的试验结果证明了该图像处理方法的高准确度、有效性和易实现自动化等特点，为姿态获取方法的实际应用提供了依据．

提出了一种提升小波变换与分形相结合的图像压缩方案．充分利用小波变换后系数能量的分布特性，对提升小波变换后的低频部分采用改进的分形图像压缩编码，其余部分采用集合分裂嵌入块(SPECK)编码算法．试验结果表明，该方法在提高了压缩效率的同时，获得了较高的恢复图像质量．

提出了一种基于数字全息技术的盲音频水印算法．水印图像经随机相位调制形成物光波，该物光波的傅里叶变换与参考光波发生干涉，形成傅里叶变换全息图．再利用离散余弦变换的能量压缩能力，通过量化算法把降维的水印，即傅里叶变换全息图嵌入音频信号中，在水印提取过程中不需要原始音频信号的参与．仿真实验表明，该算法对低通滤波、噪音干扰特别是剪裁具有一定的稳健性．