基于等效腔模型，采用多参量优化的多目标遗传算法优化了光纤光栅外腔半导体激光器(FGECL)管芯的两个端面反射率和外腔长度．研究了FGECL的阈值特性，并对多个参量优化和单个参量优化的结果进行了比较分析．表明获取最低阈值电流，要以激光器的电光转换效率和输出光功率为代价，从而得到高边模抑制比、窄光谱线宽、良好动态特性和高调制速率的FGECL．并且发现当两端面的反射率增加，同时激射波长在外腔长度中形成稳定谐振时，激光器的阈值电流达到最小值，但相应的电光转换效率和出光功率会急剧地减小．

介绍了用于惯性约束核聚变(ICF)前端系统的光纤脉冲堆积器的基本原理．该堆积器对种子脉冲分束、延时、调幅、合束，最后整形出任意形状的脉冲．通过数值模拟分析了种子脉冲形状、脉冲之间的时延和相位差以及光学滤波对脉冲堆积波形的影响．结果表明，增大脉冲的上升沿和下降沿，控制相邻脉冲之间的相位差在π／2，并对输出脉冲进行光学滤波后能够获得上升沿小于100 ps、脉冲顶部起伏小于5%、时间准确度为100 ps的整形脉冲．

分析、计算了激光陀螺的磁灵敏度特性，并进行了磁灵敏度试验．试验结果及分析表明：在腔体加工准确度不变的情况下，采用合理的设计可以大大降低激光陀螺在某些方向上的磁灵敏度，同时磁试验结果对于设计激光陀螺的磁屏蔽结构具有一定的实用价值．

单纵模长激光脉冲经分束后分别输入到两个波导调制器中，同时分别输入两个具有高同步准确度的电脉冲到调制器中．通过这种方式可以实现具有高同步准确度的长短光脉冲的输出．研究结果表明：该方案下长短脉冲的同步准确度可小于3．5 ps(rms)．

从几何光学角度讨论了积分棒的匀光原理，介绍了积分棒在步进扫描投影光刻系统中的应用．分析了积分棒入射光束的数值孔径对刀口狭缝面上光强分布的影响，得到了积分棒尺寸与刀口狭缝面上照明视场的关系，为步进扫描投影光刻系统中积分棒的设计提供了依据．

提出里兹－伽略金方法的一个近似或改进，即里兹－伽略金方法仅仅用来得到梯度型光纤的传播常量和纤芯中的模式场．包层场用修正贝塞尔函数以及已经求得的两个参量：包层径向衰减常量和场在纤芯－包层界面上的值重新构建．计算结果表明包层场准确度的改进是相当显著的，将这一近似方法应用于计算两根光纤之间的耦合系数，其结果与准确值几乎没有办法区分．

利用玻璃材料的光敏性可在平面波导中制作出具有解波分复用功能的叠加型光栅，根据耦合模理论对这种平面波导叠加型光栅的解波分复用特性进行研究，发现了入射角度通过改变耦合系数会对光栅的反射率和带宽产生影响：当入射角度较大时，单个光栅的反射率虽稍有增大，但带宽变宽；而在入射角度较小时尽管其反射率稍有下降，但带宽却显著变窄．因此在光栅设计时必须综合考虑反射率和带宽的要求以获得更好的解波分复用性能．

以静态体光栅各向异性衍射理论分析模型为基础，将与体光栅厚度有关的记录光强调制度引入到各向异性耦合波方程中．利用耦合波理论分析了光折变晶体中体光栅的各向异性衍射性能，研究了在不同初始记录光强比的条件下，记录光入射角的改变对光折变体光栅各向异性布喇格衍射性能的影响．结果表明：记录光入射角和记录光初始光强比均对体光栅的各向异性衍射具有选择性；与此相比，记录光入射角和记录光初始光强比对于体光栅各向同性衍射不具备选择性．

利用菲涅尔－基尔霍夫衍射积分公式，研究薄片近似情况下的Kerr效应带来的波前畸变对高斯光束聚焦特性的影响．在相位延迟为－2～2rad的范围内进行的模拟计算表明：正Kerr效应能提高高斯光束的聚焦强度、增大相对焦移量、提高聚焦光束的焦平面桶中功率和降低几何焦平面的峰值光强；而负Kerr效应，则会降低聚焦强度、增大相对焦移量、降低聚焦光束的焦平面桶中功率和几何焦平面的峰值光强．可以通过增大光束菲涅尔数来抑制Kerr效应对聚焦特性的影响．

研究了有限深V型势阱折射率改变，并且利用量子力学中的密度矩阵算符理论和迭代法导出了一次，三次谐波极化率系数．最后，以GaAs有限深V型势阱为例作了数值计算．数值结果表明，减少入射光强度，或增加电子浓度使总折射率改变变大．

利用自准直法，在30℃到170℃温度范围内分别测量0．4880 μm、0．6328 μm、1．0640 μm、1．3414 μm等波长下BiB₃O₆(BIBO)晶体的主轴折射率．得到不同温度下的Sellmeier方程及各主轴折射率的温度系数．计算了1．0795 μm下BIBO晶体的的主轴折射率．与实验测量的结果进行比较，两者的差异不大于2×10^－4．

以精密光束偏离装置的棱镜组件为有限元模型，进行了光机热集成分析．对棱镜组件的结构强度进行了校核，分析了机械载荷作用下的镜面变形；通过模态分析，给出了装置的动态特性和镜面面形振动幅值的变化情况；最后对棱镜的热弹性变形进行了分析，对棱镜的光学性能进行了评价．结果表明：棱镜组件的最大变形在10 nm量级，最大应力为0．403 MPa，应力和应变相对于结构的准确度要求和材料的许用应力具有较大的裕度；前后棱镜组件的固有频率都大于550 Hz，装置具有良好的动态性能；通过对比棱镜在热－结构耦合分析和机械载荷下的分析结果，说明热效应对棱镜表面变形的影响远远大于机械载荷的影响．装置使用时必须采取严格的温控措施．

建立了考虑PMD在内的NOLM微波光子开关光波传输方程，给出了基于耦合非线性薛定谔方程的分步傅里叶法，三维庞加莱球理论和琼斯传输矩阵法的数值分析模型．仿真获得在光子开关中微波直接强度调制光载波的传输过程，以及在不同调制带宽下一阶和二阶PMD对光波信号和NOLM功率传输函数的影响．指出PMD造成NOLM开关性能钝化和消光比严重恶化，并引起信号信噪比下降和旁瓣泄漏．当调制带宽大于40GHz时，二阶PMD的影响比一阶PMD更加严重．最后讨论了NOLM中的PMD补偿问题．

提出计算机制三维物体彩色全息图的新方法．通过理论分析表明，在满足一定的条件下，三个不同原色的点光源所产生的全息图光栅结构和距全息图不同距离的三个同色物点的光产生的全息图光栅结构是等价的．根据这一原理并参照彩虹全息技术，研究了物体三原色信息光分布的编码方法和全息图的算法，用单波长计算实现彩色全息图的制作，同时，较为完满地解决了全息图叠加和色串扰问题．实验结果证明了该方法的可行性及有效性．

提出一种动态数字彩虹全息显示术，该技术将计算机制全息术和动态双视彩虹全息合成术相结合，根据彩虹全息的基元全息图为“线全息图”以及双眼立体视觉的特点，计算物点的线全息图上两个片断，使得两个全息图片断分别对应左右眼视图，同时对彩虹全息图的狭缝像进行横向分割，使得不同区域成为物体不同姿态的视窗，从而达到动态显示的效果．给出了数字动态全息的计算方法，并得到了初步的实验结果．

根据干涉成像光谱仪光谱分辨率对角向差的要求，通过对实体Sagnac干涉仪结构和光路进行分析，从三个相互垂直的方向出发，研究了光谱分辨率和棱镜角公差之间存在的关系；并推导了满足光谱仪光谱分辨率要求的实体Sagnac干涉棱镜的角公差公式；用实例说明了关系式的应用方法，如果不考虑棱镜变形引起的色散及棱镜的面型误差和付氏镜的残余像差的影响，而只考虑棱镜的角误差对光谱分辨率的影响，则通常情况下干涉棱镜的角公差要求较严，约20″以内．

在系统分析星载遥感影像的多种几何精校正算法，并从必须的控制点数目、算法复杂性、适用性能等几个方面予以综合比较后，选用RadarSat和QuickBirdⅡ影像各一幅进行实验，讨论了不同算法不同控制点数目对星载遥感影像几何精校正准确度的影响．结果表明：当获取的控制点准确度高且分布均匀时，不同算法的校正准确度总体上随控制点数目增多而提高，但当控制点达到一定程度后，则增长缓慢；三次有理函数在星载光学影像几何精校正算法中准确度最高；严密投影仿射变换模型是针对少地面控制点的星载光学影像的一种有效的校正算法；直接线性变换模型、自校验直接线性变换模型、扩展的直接线性变换模型适用于商业光学遥感影像几何精校正处理；对于星载雷达影像，距离－多普勒模型准确度稳定，用少量的控制点即可达到较高的校正准确度．

利用琼斯矩阵，对基于半导体光放大器中的交叉偏振调制效应实现全光波长变换进行了理论分析．结果表明，利用这种机制可以实现同相与反相波长变换．在实验上同时实现了10 Gb／s归零信号的正相与反相波长变换，输出消光比分别达到了6．9 dB和8．1 dB．

利用光波导理论及均匀展宽四能级模型，研究了宽带放大器用阶跃型折射率分布碲基掺铒光纤的结构参量－纤芯半径和相对折射率差的设计考虑．理论研究表明，在单模传输条件下，为获取最大信号增益，宜选择相对折射率差大的碲基掺铒光纤来构建光纤放大器．相对折射率差一定的情况下，在高泵浦功率、小信号输入或光纤长度短于各信道最佳增益长度时，选择纤芯半径大的碲基掺铒光纤可以得到大的信号增益；反之，宜选择纤芯半径小的碲基掺铒光纤．

本文研究色散管理孤子在双折射光纤中的传输特性．应用变分法分析并给出了双折射光纤中色散管理孤子参量演化的常微分方程．数值分析双折射对孤子参量的影响，分析发现在双折射光纤中色散管理孤子的宽度和啁啾不再是严格周期性变化．在色散管理的同时进行周期性偏振补偿可以消除走离效应，可以产生管理孤子．

在递推公式并行扰码处理方法的基础上，提出了一种使用扩充比特进行帧同步扰码器设计的新方法．利用扰码序列的周期性原理，从理论上证明了并行扰码复杂度与扰码生成多项式的具体形式无关．无需计算并行扰码递推公式，简化了解扰码器的设计过程，只须用深度与生成多项式阶数相关的存储器和少量的读写控制逻辑就可以实现对任意字宽解扰码处理．该方法在FPGA设计与实现中得到了验证，实现了高效和低复杂度．采用该方法的处理模块已在光通信传输网前端处理系统中得到了应用．

在传统工艺的基础上，改变电极的形状可以提高氮化镓(GaN)基材料光导型紫外探测器的灵敏度．经过计算可知，虽然三棱形电极可以使探测器有效受光率提高100%，但工艺复杂，难以实现；而半圆柱形电极虽然使氮化镓薄膜有效受光率仅提高20%左右，但工艺简单，便于加工．

将λ－DNA与荧光染料YOYO－1结合，利用荧光显微技术对DNA分子在毛细现象作用下进入宽40 nm、深60 nm的纳米沟道内，并在其内部被拉伸以及沿沟道移动的情形进行了观察．讨论了DNA分子在沟道内的运动情况．结合光学分子成像技术与该尺寸范围的纳流芯片，将有助于研究生物分子的动力学和静力学性质．

建立了匹配介质的n层半无限厚频域方程的解，并对频域进行傅里叶变换，计算出时域方程的时间分辨漫反射(Time－resolved Reflectance)．为检验漫射模型的准确性，将时间分辨漫反射与蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟结果进行了比较，结果表明两者符合得很好．研究表明：该时域漫射模型可以判断生物组织和病变的光学特性．

根据光纤的模式匹配理论计算了给定条件下光纤探头的模式匹配半径，以此匹配半径为基础分析了激发光在锥型光纤探头中的光线传输轨迹．结果表明，在此条件下如不对光纤探头的耦合光束进行限定，将有一部分激发光在锥型光纤探头中因不满足全反射的传输条件而透射出光纤探头，从而使传感器系统得到虚假检测信息．针对此问题，在光纤倏逝波生物传感器的系统设计中给出了具体的解决方法．

使用TPS－1便携式光合仪结合Farquhar和Sharkey的理论测定或计算增强UV－B辐射、多效唑(PP₃₃₃)及其复合处理幼苗的相关光合指标，并同时测定核酮糖－1，5－二磷酸羧化／加氧酶(Rubisco)含量．发现UV－B辐射降低净光合速率(Pn)、气孔限制值(Ls)和气孔导度(Gs)，但使胞间隙CO₂浓度(Ci)增加；PP₃₃₃提高Pn、Gs和Ci，却使Ls下降；与PP₃₃₃处理相较，UV－B+PP₃₃₃诱导Pn、Gs和Ci降低，却促进Ls增加；UV－B对Pn、叶肉细胞光合能力(Ao)、表观量子效率(AQY)、羧化效率(dPn／dCi)和Rubisco含量的降低程度大于PP₃₃₃对上述指标的提高程度，亦大于PP₃₃₃处理下UV－B对上述指标的抑制程度．结果表明，UV－B降低Pn的主要原因为叶肉细胞光合活性的抑制，而PP₃₃₃促进Pn及PP₃₃₃减轻UV－B对Pn的抑制效应主要是通过调节Gs实现的．

基于对光学小波变换必要条件的分析，提出光学小波包变换的概念．选出虹膜图库的联合最优小波包基，利用最优基的线性组合生成相应的复合光学小波包滤波器．将滤波器用于光电混合虹膜识别系统中对待识别输入进行小波包特征提取预处理，模拟结果不仅证明引入该滤波器可明显提升系统的识别效果，也证明了光学小波包变换提出的意义．

基于影栅虚云纹场的概念，提出并实现了对形貌影栅云纹法利用计算机布置影栅云纹仪各种光场，自动生成高质量全场仿真影栅云纹图，建立了一种数字仿真形貌影栅云纹法自动测量和处理一体化实验系统(全文简称为实验系统)．系统特别适合于作为形貌影栅云纹法误差分析的评估系统，对光场布置不同的影栅云纹仪及其对应的相移值近似程度不一样引起的初始系统误差进行分析、预测和评估，给出减少这种系统误差应遵循的准则．

对物理随机码发生器的物理参量与其产生的随机码序列的随机性关系进行了分析．根据量子保密通信对随机码序列的随机性的要求，分析了常见的随机码发生器产生的随机码的随机性，给出了利用随机高斯噪音经比较器产生随机码的随机码发生器的随机性公式．

为了给光锥与时间延迟积分电荷耦合器件耦合监控装置提供有效的被测运动条纹，分析了传统推扫成像实验装置的不足之处，设计了电子显示目标滚屏运动装置．采用光学相机对印刷条纹静止成像，并用TDI－CCD数字相机对监视器屏幕上的运动条纹动态成像．实验结果表明，该方案解决了高分辨率的鉴别率图样无法在监视器或投影仪上精确显示的困难．与传统的实验室模拟装置相比，该方案提高了鉴别率条纹的运动稳定性，减小了条纹运动速率与TDI－CCD扫描行频间的失配误差，不仅能够对耦合过程实施监控，而且还能用于耦合系统的像质评价．

利用Collins公式得出光强均匀部分相干光经柱面球差透镜聚焦后的轴上光强分布，并通过数值模拟的方法研究了入射光的菲涅耳数、相干度和透镜的球差对轴上点光强分布的影响．结果显示，当菲涅耳数较小、空间相干度较小的部分相干光经无球差透镜聚焦时，轴上点光强分布会产生焦移现象，而当部分相干光被球差透镜聚焦时，也会有焦移现象产生．

在椭圆柱坐标系中，采用分离变量方法，得出了左手介质椭圆光波导本征方程的近似解，通过数值计算，分析了椭圆波导偏心率、左手介质的电容率、磁导率对椭圆光波导基模传播特性的影响，并将左介质光波导与右手介质光波导基模特性进行对比，得出左手介质光波导的基模特性与右手介质光波导基模特性差别不大的结论．

根据Maxwell的电磁场理论，推导出单色平面光波入射到介电常量和磁导率分别为ε₁、μ₁和ε₂、μ₂的两种介质时的菲涅耳公式和反射率及透射率的普适表达形式．对于ε₂＜0和，μ₂＜0的左手材料，普适菲涅耳公式同样适用．研究了光从右手材料入射到左手材料时反射和折射的特性，给出了反射光为全偏光时布儒斯特角应满足的条件，此条件说明，在左手材料中布儒斯特角不但与折射率有关而且与磁导率有关．

研制了一套超高速转镜扫描相机扫描速度的校准装置，采用严格控制狭缝宽度和边缘质量的双狭缝、超快响应(0．7 ns)的光电倍增管以及相应措施，改善光电倍增管阴极不同部位灵敏度的一致性，使得校准装置的相对测量扩展不确定度达到了0．1%；给出了扫描速度校准的应用方法，并且分析了气压对相机符合转速的影响．

大口径折反射式光学系统在空间遥感仪器中广泛应用，反射镜的支撑结构直接关系镜面面形变化从而影响光学遥感器的成像质量．建立了光学系统的光机结合分析方法，使得在设计阶段就能评测光学元件支撑结构是否满足要求，得到支撑结构对成像质量的影响的直观结果．这一方法也可用于光学系统的光机热结合分析．

  设计出一种能够较好地补偿激光晶体热效应的激光谐振腔，实现了高稳定LD单端泵浦KTP腔内倍频Nd∶YVO4连续绿光激光器.当晶体吸收的泵浦功率为24.56 W时，532 nm激光功率达到5.3 W，光-光转换效率达到21.6％，激光模式为TEM00模.在输出功率5W左右时，激光器1 h功率不稳定度优于0.6％