基于偏振态调谐原理，利用多个偏振控制器在环形腔掺Er³⁺光纤激光器中实现了连续可调谐、窄线宽、高信噪比的单频激光输出．连续调谐宽度达22nm(1538～1560nm)，3dB谱线宽度小于0．1nm，光信号－自发辐射噪音比大于45dB，最大输出功率约1mW．在10～50mW泵浦功率范围内，输出功率波动幅度小于1dB．在室温下，工作数十个小时，中心波长漂移小于0．05nm．

研究了结构新颖的环形腔铒／镱(Er／Yb)共掺双包层光纤激光器．为了获得高功率激光输出，使用6个激光二极管(LD)同时抽运Er／Yb共掺光纤，采用光纤光栅(FBG)Sagnac环作为波长选择器，得到了中心波长为1548．11nm、谱线宽度为0．06nm的窄线宽激光输出；并利用增益光纤作为可饱和吸收体，实现了自调Q、自锁模脉冲输出．当抽运功率为719mW时，激光器输出自调Q脉冲，脉冲周期为20μs，脉冲宽度为2．8μs，脉冲的平均功率为38．4mW，峰值功率为274．3mW；当抽运功率为3．6W时，激光器输出自锁模脉冲，脉冲宽度为4ns，平均功率为319mW，脉冲峰值功率大于10W，重复频率为7．937MHz．

采用琼斯矢量变换的方法，分析了四分之一波片对入射椭圆偏振光偏振面的变换过程．结合声光相互作用理论和声光介质熔石英在平行和垂直于声场的两个方向具有不同声光优值的特性，理论推导了腔内引入四分之一波片后声光Q开关的布喇格衍射效率公式，计算模拟得出引入四分之一波片能够有效地提高声光Q开关关断连续Nd∶YAG激光的能力．在理论分析的基础上进行了实验验证，实验结果与理论分析符合得很好．

采用Cr⁴⁺∶YAG晶体作为可饱和吸收体，实现连续激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO₄激光器的高重复率被动调Q．在注入抽运功率为8．8W时，得到重复频率23．8kHz、平均功率1．21W的调Q脉冲序列；每个脉冲能量为51μJ、脉宽为25ns、峰值功率达到2．03kW．实验上研究了脉冲重复频率、平均输出功率、脉冲宽度、单脉冲能量与抽运功率、输出镜透过率的关系．实验结果表明，当抽运功率较大时，脉冲重复频率和输出平均功率随着抽运功率的增加而减小，对此进行了合理的理论解释．

为了解决高功率半导体激光器端面泵浦激光晶体引起的热效应问题，激光晶体泵浦端面的热形变必须进行准确的计算．通过对于全固态激光器中激光晶体的工作特点分析，建立了矩形截面激光晶体热分析模型．基于热传导方程，提出了泊松方程的一种新解，并获得了矩形截面激光晶体端面热形变分布的一般解析表达式．同时讨论了半导体激光器偏心泵浦激光晶体给端面热形变带来的影响．与有限元分析方法以及其他数值分析方法相比，解析分析方法不会给计算引入任何的误差．热形变的解析分析为解决激光晶体的热效应问题以及提高激光器的性能提供了理论的依据．

针对激光器出光过程中腔内像差扰动带来的光束质量下降问题，分析了正支共焦腔腔内不同位置倾斜扰动对本征模式的影响，采用数值迭代法计算了理想状态及腔内不同位置倾斜扰动状态下的本征模式、相位Zemike像差拟合系数．结果表明：对大小给定的扰动，相位相对敏感性从凸面镜到凹面镜逐渐增加，且腔模倾斜像差增大的同时还将导致离焦、像散等高阶像差的增大，因此作腔内补偿时，应使补偿平面尽可能靠近凹面镜．

利用有机无机混合的溶胶凝胶方法在硅基底上制备波导薄膜．采用正硅酸四乙酯和苯基三乙氧基硅烷作为反应先驱物，利用旋涂的方法成膜，对其折射率，传输损耗以及条形波导的光刻、刻蚀特性进行了研究．测量了波导薄膜折射率随成分变化的关系．实验表明，该方法工艺简单，可以获得具有较低损耗的波导薄膜．测试得到632．8nm波段的损耗系数为0．23dB／cm．采用ICP刻蚀工艺获得了较为平整的条形波导．

提出一种全新的偏振无关强度调制器设计原理．这种调制器只需要一个电光晶体，不需要辅助偏振片，电极设计和制作相当简单．采用线性电光效应耦合波理论对光在调制器中的传播行为进行详细的研究，经过理论计算，发现光通过调制器后，出射的调制光强不依赖于入射光的偏振状态．最后，以4mm晶系中的SBN和KNSBN为例，给出调制器在横向应用时电光晶体优化切割方案．

为求解硅片表面微小粒子在任意线偏振平面入射光照射下的散射光光强分布，选择了基于Mie散射的杨氏模型为依据，推导了该模型下散射光强空间分布的计算方法，并给出了0．54μm球形粒子在垂直、倾斜入射下光强空间分布的模拟计算结果，以及入射平面第一象限内散射光强与国外已发表实验结果的比较．

用分步傅里叶方法计算了高斯光束在克尔介质中的传输过程，采用最小均方根办法对光场进行二项式曲线拟合得到光束质量因子，计算结果表明：当B积分在2rad以内，克尔效应越强则它对因子影响越大；同时，它的这种影响能力也受到光束宽度和光束腰平面到克尔介质的距离的两个因素的影响，即光束越宽，影响越小，距离越大，影响反而较小；最后，基于B积分的可叠加性，提出用具有负非线性折射率系数的非线性介质来补偿正克尔效应、降低光束因子，并指出两端补偿是最优的方式之一．

为了抑制相位调制引起的散粒噪音，实验研究了通过调制二极管激光器输出光强度，使用相位解调技术得到的不同解调相位下非稳散粒噪音的功率谱．在最小散粒噪音处，得到了相比于无调制情况下的散粒噪音减小3dB的灵敏测量结果．实验结果表明，选择合适的调制相位可以在一定程度上抑制散粒噪音．研究结果与理论分析一致．

研究了时空非相干椭圆形高斯光束在饱和对数型非线性介质中的自陷行为，得到了孤子的形成条件并分析了其相干特性，讨论了光束自陷的变化形式，发现光束的初态和材料非线性对其有决定性的影响，并进一步获得了光束半径和光束相干半径的解析表达式，发现光束的相干特性不但会随传播距离产生周期性的变化，且随组份频率的增大而减弱．

研究了含负折射率介质一维光子晶体非线性Bragg腔的透射特性、光学增强和双稳态特性．对负折射率介质无色散和有色散非线性Bragg腔及由两种正折射率介质构成的非线性Bragg腔的透射谱、光学增强、缺陷模的线宽、入射光的红移量、双稳态开关阈值进行了比较．含负折射率介质的非线性Bragg腔可显著增大腔内光学增强效应，降低缺陷模的线宽、入射光的红移量和双稳态开关阈值．

定量分析了四象限探测器用于目标跟踪时，其光电响应不均匀性对输出特性线性度及跟踪定位准确度的影响，给出了不均匀性校正的下限．提出了一种综合补偿光分布、探测器暗电流、通道增益的多元软校正方法．该方法将非线性误差控制在5%，跟踪定位准确度2%．与补偿增益的硬件校正和不消除暗电流的软校正方法相比，非线性误差减小2%，定位准确度提高了近3%．

利用阱结构作为发光层，阱由8－羟基喹啉铝和4，4′－N，N′－dicarbazole－biphenyl交替蒸发长成，改善了器件的效率，这归因于增加空穴和电子在薄发光层的堆积，形成的激子有效地被限制在薄的发光层中发光．器件的最大电流效率在外加电压8V时达到4．1cd／A，与一般异质结器件相比效率提高了2倍多．这说明在适当阱数时用简单办法可提高器件的效率．

利用低温(200℃)生长的GaAs材料作为吸收层制备了GaAs基1．55μm谐振腔增强型(RCE)光电探测器，对其光电特性进行了分析、研究．无光照0偏压下探测器暗电流为8．0×10^－12A；光电流谱峰值波长1563nm；响应谱线半宽4nm，具有良好的波长选择性．

为了分析锥形光纤中光子流的传输特性和空间分布特性，采用了蒙特卡罗算法对其进行了模拟仿真，得到了大量光子经过锥形光纤后的光子分布图．模拟实验结果表明，通过锥形光纤的大量光子集中在探测器中心，到达探测器某一位置的光子数随着该位置到探测器中心距离的增加而减少，并且在锥形光纤锥度比一定的条件下，改变锥形光纤长度，光强度随着长度的增加而下降，但通过锥形光纤的光子分布是一样的．这些研究结果对锥形光纤的设计和实际应用提供了重要依据．

研制了一种以上转换发光材料作为标记物的扫描检测系统，有别于传统的测量方法，可做出定量和多重分析．扫描检测系统以扫描方式逐点测量经生物反应而结合上去的UCP颗粒的含量，记录整个免疫试纸条的信息，计算出被测样品中特定生物分子的浓度．实验结果表明，该系统对兔抗鼠疫免疫球蛋白(IgG)标准样品的检测灵敏度达到百ng／mL量级，且具有变异系数小于6%的重复性，符合生物免疫测定的要求．

用20mW·mm^－2CO₂激光对小麦萌发的种子分别照射1min、3min、5min、7min，待其长至幼苗期，在光背景(PAR)90μmol·m^－2·s^－1条件下，用3．10kJ·m^－2 UV－B照射7h·d^－1，然后对其丙二醛(MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)以及抗坏血酸(AsA)等含量进行测定．结果发现，CO₂激光预处理可提高小麦GSH和AsA含量以及SOD、CAT、POD酶活性，降低MDA含量，从而抑制了由UV－B辐射引起小麦的脂质过氧化作用，以处理5min为最适时间．

根据免疫胶体金标记的蛋白质芯片的特点，利用CCD、数字图像处理等技术，设计了一套生物芯片扫描分析系统．概括了整个系统的结构，介绍了生物芯片扫描分析系统的软件结构和设计，详细描述了生物芯片图像分析和处理的方式．

采用两级解调的方法，优化了WDM／SDM光纤光栅传感复用系统的解调规则，探索了采用双解调系统，同时对光纤光栅传感阵列进行解调以提高传感系统解调速度的方法．在系统设计中采用Petri Net理论来解决多解调系统协调运行的问题．通过构建双解调四通道的布喇格光纤光栅应变传感复用系统验证了多解调复用技术的可行性，采用排队论理论，模拟仿真了双解调系统的性能．理论分析和实验表明双解调系统的平均等待时间比传统的解调方法的平均等待时间低一个数量级．

采用导引中心理论分析了色散管理孤子系统，证明了色散控制孤子(DMS)传输的稳定性，同时，给出了“呼吸”色散管理孤子的稳定传输条件．结合数值计算方法研究了DMS参量如幅度、脉宽、啁啾以及脉冲能量在色散管理周期内演化特性，该结果传输系统的稳定传输的特性，从而不但验证了导引中心“呼吸”孤子传输理论的结果，而且证明DMS在不同的平均路径色散条件下的鲁棒性．

采用改进的模拟退火算法对Raman／EDFA混合放大器的增益谱进行了优化，根据EDFA及Raman的功率传播方程获得了简洁的目标函数．通过对模拟退火算法几个优化环节的改进，使其能够更快速地应用于Raman／EDFA的多峰值问题的优化设计，可以在短时间内获得最优的放大器参量．计算结果表明选择合适的喇曼抽运波长和抽运功率，仅用4个反向抽运的分布式喇曼放大器加C波段的EDFA就可以获得C+L波段约70nm的带宽、开关增益达到15dB、最大增益波动小于1．2dB的平坦增益谱，而且无需额外的平坦滤波器．

将边缘结点突发汇聚算法与核心结点资源预留机制有机结合，提出了一种适用于光突发交换的区分型资源预留机制．引入“突发流”的概念，在边缘结点采用基于线性预测的突发汇聚算法将输入IP分组汇聚为单个突发或突发流；在核心结点引入“搭载请求”的思想，对单个突发和突发流采用不同的资源预留方案．仿真结果表明区分型资源预留机制可以明显改善光突发交换网络的丢失性能．

基于点扩展函数，推导出共焦系统的成像公式，模拟了探测器尺寸对分辨率的影响，并提出最佳针孔半径．为验证理论分析，设计并建立了一套共焦系统，测量了不同针孔时的轴向响应，并得到了鉴别率板的共焦和离焦像．

从数字全息图制作原理出发，分析了隐藏面对数字全息图再现像的影响，得出在制作复杂场景数字全息图时必须进行消隐．在此基础上提出了一种消隐方法，通过寻找连接全息面上每一采样点与场景中每一采样点之间的虚拟光线与场景的交点中到全息面距离最短的交点集来消隐．最后给出了这种方法的原理和计算机模拟结果．

提出一种全息模拟再现像的三维重构方法，可以模拟再现得到三维再现像．计算机模拟再现许多幅在不同深度位置的二维光强分布；利用灰度级变化的聚焦度评价方法，通过寻找最大聚焦度值，确定再现三维像各像点的深度信息．实验证明，该方法能实现模拟再现像的三维重构，使数字全息术有希望成为一种全新的三维面形检测技术．再现像三维重构的实现可以更客观地对全息图进行像质评价，并验证计算机制全息术算法的正确性．

针对细光束在飞行器外流场中传输受流场影响的问题，发展了光波标量衍射方程和气体运动的完全可压缩Navier－Stokes方程耦合的方法，并结合长度加权插值技术，对光束在飞行器定常外流场中传输的情形进行了数值仿真分析．结果表明，通过飞行器外流场的光束会发生偏转和离焦，为保证飞行器上光学装置的正常工作，须考虑必要的调校或补偿．

基于Jones矩阵理论和液晶弹性自由能理论，分析计算了扭曲向列型液晶空间光调制器(TN－LCSLM)的复振幅调制特性．以显示一维矩形光栅为例，详细计算了不同输入输出偏振器配置下的一级衍射效率．数值计算结果和分析表明，在加输出偏振器和不加输出偏振器两种情况下都存在一个具有最大一级衍射效率的取向配置．

在三反射镜光学系统的几何光学理论的基础上，设计了一个焦距f=1000mm，相对孔径D／f=1／4，视场角2w=3°的离轴非球面三镜反射系统，讨论了优化方法和各参量对系统结构和像差的影响．

采用蜗轮蜗杆驱动调整机构、使用同步带安装标准镜片方式、正交十字导轨支撑等可有效提高光学精密检测系统中大口径干涉仪装置的镜面面形质量、稳定性和调节准确度，从理论上介绍了蜗轮蜗杆驱动机构等设计原理及其基本公式，并从实验上验证了这些机构对光学精密检测系统稳定性的影响．

系统分析了当转镜式干涉光谱仪端反射镜发生倾斜，致使反射光束偏转时对干涉图的影响．发现光束偏转带来的误差分为三部分：1)光束偏转导致整体增加的恒定光程差；2)垂直光轴方向因不同光线而引入的偏移光程差；3)光束中心相对于光轴的偏移量．干涉强度中的有效信号减小，同时直流分量不变，因此信噪比降低．最后从调制度和相位误差角度给出了端反射镜倾斜误差容限并讨论了减小干涉图受光束偏转影响的方法．

采用有限元方法分析了单棱镜在重力作用下三个典型位置的表面变形，对棱镜表面Φ425 mm通光孔径轴向变形量进行Zernike多项式拟合，画出了相应的波差图，并确定设计方案．进一步选择Φ360mm口径光束对双棱镜在几种典型相对位置下进行光线采样、追迹，计算得到不同情况下由于双棱镜自重变形引起的总波差．

提出了一种新的基于图像变换的自定标算法，由于绝对二次曲线的像的各个元素不在一个数量级上，导致自定标过程中对噪音极其敏感．该方法针对于这一缺点，首先估计一个内参矩阵，然后通过图像变换，使绝对二次曲线的像的各个元素在一个数量级上．理论分析及模拟图像序列和真实图像序列的实验结果表明，该自定标算法能够提高定标准确度及鲁棒性．

应用了高帽和低帽变换对图像进行对比度增强、采用基于流域变换的粘连目标分割的方法把图像中粘连目标分割开来，进而采用了自适应的阈值把图像二值化．通过这一系列的处理后，从红外图像中提取出了弱小目标信息．这种方法在红外弱小目标的判别中对目标的提取效果较佳，也给后续处理提供了方便．

通过去掉最小平均相关能量匹配滤波器推导过程中对输出相关峰值的约束条件，定义相关判据，得出畸变不变相关识别综合鉴别函数形式为维纳滤波函数，不仅抗噪能力强，且把非约束匹配滤波器畸变容限大的优点引入其中．模拟结果表明，所设计匹配滤波器畸变容限大、抗噪能力强．

提出了一种基于自动对焦方法的光锥与CCD耦合系统，并采用算子融合技术，给出了一种新的基于空域分析的像质评价函数．经实验证明，本文提出的方法既有效地提高了算法的可靠性，又实现了较高的对焦准确度，较好地解决了在耦合过程中实现光锥与CCD最佳耦合效率的问题．

针对现有图像融合技术中的尺度系数卷积法存在的边缘细节损失和对比度下降问题，提出了将Canny边缘检测算子等价于提取图像的小波变换模极大值点这一思想引入图像的低频分量融合规则以及用于高频子带融合的局部对比度结合方向方差方法．最后通过仿真试验以及熵值数据证明该算法有效改善了边缘细节的准确度，提高了分辨率，并使局部对比度信息得以保留，从而更加符合人类的视觉特性．