研究了白宝石(〈0001〉切割)晶体在800nm ns、ps和fs激光脉冲作用下的损伤形态．实验发现，在纳秒脉冲作用下，损伤外型与晶体的结构参量一致，呈“米”字形；在皮秒激光脉冲作用下，损伤外型呈“十”字形；而在飞秒激光脉冲作用下，损伤外形呈“一”字形；说明白宝石晶体结构损伤与应力作用下晶体缺陷的择优取向有关．

研究了双面抛光氧化镁单晶(111)表面800 nm飞秒激光单脉冲烧蚀阈值和激光脉宽的依赖关系．利用泵浦－探针技术，测量不同能量和脉宽作用下飞秒激光烧蚀的时间分辨反射率的演化．通过扫描电镜观察其烧蚀形貌，发现大量的沿氧化镁[100]晶向开裂的裂纹．讨论了表面裂纹的形成机理，并解释了飞秒激光烧蚀氧化镁的超快动力学过程．

采用大功率半导体激光器端面泵浦Nd∶LuVO₄晶体，利用Cr⁴⁺∶YAG晶体作为可饱和吸收元件，实现了1．06μm激光的被动调Q运转．在泵浦功率为19．1W时，获得最高平均输出功率为4．58W，脉冲宽度为84ns，单脉冲能量为36．6μJ以及峰值功率为436．2W的激光脉冲．

采用一种新型的被动调Q饱和吸收体，低温生长GaAs薄膜，实现了半导体抽运Nd∶YVO₄激光器的调Q运转．研究了激光器的调Q特性，调Q抽运阈值为2W．在抽运功率9．2 W时，获得的最短脉冲半峰全宽为15ns，最大单脉冲能量为4．84μJ，最高峰值功率为330 W，最大平均输出功率为1．16 W；脉冲重复频率在220 kHz到360 kHz之间．

利用光子晶体光纤在不同零色散波长附近具有不同色散的特性，研究了在零色散波长为780 nm和1550 nm附近的双泵浦光子晶体光纤参量放大过程．在780 nm附近，讨论了零色散波长变化对双泵浦光子晶体光纤参量放大的影响．数值模拟结果表明：当零色散波长发生微小的变化时，信号增益谱带宽会发生很大的变化．当两泵浦光之间的波长差值减小时，零色散波长的变化对参量放大的影响在很大程度上可以得到抑制，但是增益带宽会有一定的减小．依据这一原理，在1550 nm附近设计光子晶体光纤中的色散平坦光纤参量放大，在5 m长的光子晶体光纤中，当峰值功率为10 W时，得到了增益为65 dB，带宽达到420 nm且极为平坦的增益谱．

利用脉冲工作状态下半导体激光器激射光谱随结温升高发生红移的原理，用Boxcar扫描在一定波长下的半导体激光器光功率随脉冲时间的变化信号，测得其时间分辨光谱；根据对应的峰值光功率出现时刻随波长变化的曲线，计算得到热弛豫时间参量值．利用此方法对一种半导体激光器进行了测试，得到其热弛豫时间为1．2 ms．

提出一种耦合参量可用光调控的掺铒光纤非线性耦合器．用熔融拉锥法熔合两根掺铒光纤，拉制成工作波长为1550 nm的3 dB掺铒光纤耦合器．通过调变输入耦合器一臂的980 nm泵浦光功率，可以改变两臂的传播常量差，从而改变耦合器两臂信号光的相对输出功率．通过测量输入泵浦光功率和两臂信号光输出功率，得到直通臂耦合比依赖于泵浦光功率的实验曲线．实验研究表明，当泵浦光功率从0 mW变化至20 mW时，耦合比的变化可达到40%．与理论模拟的结果一致．

用Bruggeman模型理论，分析了氧化多孔硅／聚合物复合膜的等效折射率与多孔硅孔隙率、氧化度和嵌入率的关系．实验研究了嵌入PMMA材料的氧化多孔硅／聚合物膜的等效折射率．证实了在多孔硅中嵌入聚合物可使薄膜的光学参量保持稳定．

介绍一种高速转镜干涉光谱仪原理，提出一种基于该原理的干涉成像光谱仪，该成像光谱仪有较大视场角，提高了扫描效率，特点是用带有倾角平面反射镜转动代替传统Michelson干涉成像光谱仪动镜的直线运动，解决了Michelson干涉成像光谱仪扫描效率低和不稳定的难题．

提出了一种用光谱层析技术结合数值计算原理来重建等离子束射流温度、密度、压力和速度场的诊断方法．用CCD扫描光谱系统获得谱线强度，通过相对强度法重建温度场；再借助等离子射流有关物理方程来重建其它物理参量．分析了等离子束射流温度、密度、压力和速度场的空间分布特点以及它们之间的内在联系．

通过分析高压电晕放电的光谱特性，提出应用紫外光+可见光的双光谱实时视频图像处理系统来探测高压电晕放电．该双光谱系统以高性能数字信号处理器TMS320DM642为核心，为了采集紫外信号而设计了光路、光谱转换和图像增强等技术，同时采用多种优化设计的硬件结构、快速融合算法及管理多进程的嵌入式实时操作系统DSP／BIOS，实现具备手动像素平移配准功能的双通道数字图像的实时融合处理．系统可以实时检测和定位高压电晕放电紫外信号，且具有响应速度快、作用距离远、不受日光和雨雾的干扰等优点．

研究了一种新的表面增强拉曼性金衬底的制备方法．该方法使用AuCl₃水溶液，在金属铝表面浸镀金镀层从而制得金衬底．通过扫描电子显微镜观察到铝基底表面的金镀层呈岛状分布，且其平均粒径约为80 nm．分别检测到吡啶和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)两种探针分子在金衬底上的SERS谱．通过计算可知，该SERS活性金衬底的增强因子大于10⁵．这种衬底在空气中放置一段时间后仍能保持较好的增强效果，说明它在空气中比较稳定．

通过THz(Terahertz)波的相位信息和振幅信息来解析出样品某些可用于成像的参量；并且对THz波相位信息成像和振幅信息成像进行了比较．结果显示：当样品对THz波的吸收比较小时，利用THz波的相位信息进行成像比通过振幅信息进行成像质量要好一些；时域谱峰值位置的漂移会对相位信息成像产生较大的影响．实验中发现输出光谱中出现了劈裂现象，即由输入的单峰变成了双峰．分析表明，这一现象是由样品内部厚度或折射率突变导致的，该现象可用于THz波轮廓成像研究．

基于场关联原理，采用非相干光时延四波混频法研究了瑞利增强非简并四波混频的时域特性．利用二阶场关联函数理论揭示出混频信号在时域的细微变化，发现信号展示出时域不对称性并且在τ＜0时会出现振荡结构，而这种时域不对称性反映了该三阶非线性极化过程的特点．

研究了单模激光Haken－Lorenz系统在Hopf分歧点处的动力学行为．求出了Haken－Lorenz系统的定态解，采用线性稳定性原理对定态解进行了稳定性分析，获得了本征值方程，进而确定了系统的Hopf分歧点μ_c．利用级数法求出了系统在分歧点处的时间周期振荡解的解析表达式．通过计算机对系统分歧点处的动力学行为进行了数值模拟，结果表明，系统在分歧点处存在一个极限环，即时间周期振荡解．与理论分析的解析结果相一致．

研究了石英晶体在不同温度下折射率随波长的变化规律．通过对Sellmeier方程严格求解，得出了其系数表达式，计算出了不同波长对应的折射率，经验证与实验值符合得很好．通过曲线拟合求解出了折射率温度系数表达式，由此式可计算出不同波长折射率温度系数；进一步求解出了Sellmeier方程常量随温度变化地数值，得到求解不同温度任意波长的石英晶体主折射率的一种方法．

采用sol－gel法制备了Zn²⁺掺杂的锐钛矿相纳米TiO₂薄膜电极．通过光电流作用谱和电流－电位(I－U)曲线研究了掺杂不同浓度Zn²⁺的TiO₂薄膜电极的光电特性．由光电流作用谱可知，Zn²⁺的掺杂可显著影响薄膜电极的光电流大小，且掺杂的最佳浓度与薄膜晶粒尺度有关．在320nm单色光照射下，掺杂浓度(摩尔浓度)为0．1%的薄膜电极光电流最大，与未掺杂的本征薄膜电极相比增幅达40%．I－U曲线表明，光照下，随电极电位由正到负逐渐降低，不同掺杂浓度的TiO₂薄膜电极中均出现了阳极电流向阴极电流转换的现象，且Zn²+掺杂浓度可影响电极阳极电流的初始电位．另外，无光照的暗态下，各薄膜在负电位区域观察到了相似的随电位降低而迅速增大的阴极暗电流．

由于界面互扩散的存在，实际的超薄多层膜很难具有清晰的界面结构．假设超薄多层膜为具有周期性梯度折射率的多层膜结构，用直线模型和余弦模型模拟了周期性梯度折射率多层膜的软X射线反射率．结果证明，折射率余弦渐变的多层膜虽然不具有清晰的界面，但它同样具有很高的反射率．

报导了射频磁控溅射与沉积气氛掺氢相结合制备单层(13～20nm厚)高质量GaAs多晶态纳米薄膜的方法，研究了氢钝化对薄膜微观结构及光学性质的影响．对GaAs薄膜进行了X射线衍射、原子力显微镜、吸收光谱、光致荧光谱的研究分析．结果表明，衬底温度500℃的掺氢薄膜和520℃的薄膜呈面心立方闪锌矿结构，薄膜的晶团尺寸较大，微观表面较为粗糙，其吸收光谱出现了吸收边蓝移和明显的激子峰，带隙光致荧光峰强明显增加，说明氢在衬底温度500℃～520℃下对薄膜有重要的钝化作用．

报道了利用偶联技术封装光纤光栅压力传感器的新方案．通过采用特殊聚合物材料将光纤光栅封装于金属管中，并采用偶联材料分别与聚合物和光纤以化学键偶联的工艺，解决了由于有机弹性体聚合物的弹性模量(1．2×10⁵ N／m²)与光纤光栅的弹性模量(7×10¹⁰ N／m²)相差很大，在压强较大时易导致光纤光栅与聚合物材料之间的撕裂滑脱问题，改善了光纤光栅压力响应特性．封装后的光纤光栅压力的线性测量范围为0．04 MPa～0．6 MPa，压力响应灵敏度为－4．48 nm／MPa，与裸光栅压力响应灵敏度－0．003063 nm／MPa相比，增敏了1463倍．利用实验中所使用光谱仪0．05 nm的分辨率，压强测量准确度为±0．01MPa，线性度为0．9978．

通过计算机仿真，运用琼斯矩阵理论分析了Faraday镜预转角对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响．实验测量了Faraday镜实际预转角的大小，测量了外磁场的改变对Faraday镜预转角的影响．外磁场的存在和变化使Faraday镜预转角偏离初始值，并使系统输出光由理想状态下的线偏振光退化成椭圆偏振光，并引起法拉第镜式光学电流互感器工作灵敏度和稳定性的下降．提出了用电磁屏蔽解决外界磁场影响的方法．

提出了一种利用半导体光吸收谱随温度变化原理设计的半导体吸收式光纤温度传感器．该传感器用GaAs晶片作为温度敏感元件，以光纤作为传光介质，发光二极管作为光源，光电管作为光电转换器件．利用双光束补偿原理，消除了由于光源不稳定产生的干扰．研制出的光纤传感器具有体积小，结构简单，抗电磁干扰，灵敏度高等优点．实验表明：该传感器在－20℃～85℃温度范围内可以达到0．1℃的准确度，可以实现强电磁干扰下的高空飞行器内环境温度的测量．为进一步实现光传飞控系统中的温度测控奠定了基础．

研究了弱光强下细菌视紫红质膜(bR膜)的自衍射特性．给出了弱光强下相干光在bR膜中产生的振幅光栅光强分布模型，并用ysin^αx近似表示透射光强分布，结果与实验吻合．给出了不同透射光强y与指数α的对应关系．结果表明，在bR膜及入射光波波长给定的情况下，入射光强越小，对应的α值越大，当入射光强为0．072／T(mW／cm²)时，α等于1．计算出不同入射光强和入射角下的自衍射效率．结果发现，对应于最大衍射效率的最佳入射角为2°．

利用自行设计制作的尾流模拟系统产生气泡，应用散射光空间频谱测量分析系统，对水中气泡群的后向散射光空间谱强度分布进行测量和分析，研究了不同探测距离的散射光衰减对其强度分布的影响．结果表明，在气泡密度、大小分布不变的情况下，扩束光照明时，由于参与光散射的气泡数目增加对散射光在水中传播衰减的补偿，散射空间谱强度分布的峰值和半宽值均不随探测距离变化；而细光束照明时，散射谱强度分布峰值随探测距离的增加而减小，半宽值则逐渐增大．所以在远距离探测时，细光束的探测效果好．

提出了一种考虑人眼分辨率的快速消隐算法，它按照人眼观察场景时的不同位置将全息图划分成相应的区域，只对每个区域的中心点进行消隐，再用消隐后的数据作为整个区域的场景数据制作数字全息图．当区域尺寸小到一定程度时，对于人眼来说，中心消隐和逐点消隐的效果相当，而消隐速度大大提高．计算机模拟及实验表明，该方法在不降低全息图再现像质的前提下，将消隐速度提高了约10⁵倍．

在LiNbO₃∶Fe晶体中，采用相位掩模对部分空间非相干和相干暗光伏孤子进行了实验研究．实验观察到了部分空间非相干和相干的一维和二维暗光伏孤子，它们的形成来源于光伏效应，是自散焦效应和衍射效应平衡的结果．实验和理论分析表明，暗光伏孤子的形成与光的传输方向，强度梯度与晶体c轴夹角有关；只有在一定的条件下，才能得到稳态的部分空间非相干暗光伏孤子．

提出一种新型的光分组信头净荷分离方案．利用一个非对称半导体光放大器马赫－曾德尔干涉仪提取出信头脉冲，然后再利用对称的SOA－MZIs构建异或门，完成信头脉冲和光分组脉冲在差分调制下的逻辑运算，提取出净荷脉冲．在50 Gb／s速率下，数值仿真表明提取出的信头和净荷信号的开关比均超过16 dB．此外通过更改参数设置．该方案还可以应用到不同速率，不同信头长度的信头净荷分离中．

对间插取样光纤光栅(ISFBG)进行了理论分析和仿真，给出了ISFBG的折射率表达式，提出了一种在较低的折射率调制深度条件下实现通道间平坦度较好的色散补偿器的制作方法．实验制作了由两个取样光纤光栅间插而成的10通道色散补偿器，其时延抖动大都小于20 ps，通道间平坦度小于1 dB．

提出了一种将光电路交换和光突发交换融合于同一网络的边缘节点设计方案．根据此方案，网络边缘节点能根据业务需求灵活选择交换方式．该方案在实际实验系统中进行了验证．结果表明，采用光电路交换方式，网络传输速率相对较快，而采用光突发交换方式，网络的带宽利用率更好．这两种交换方式共存于同一网络，一定程度上能提高网络的灵活性和适应性．

对反馈FDL结构的光分组交换竞争解决方案建立了数学模型并进行了理论分析，推导出了在反馈FDL输入分组比输入光纤输入分组具有更高输出优先级时的系统丢包率公式，对系统丢包率与负载、输入光纤端口数和FDL数目的关系进行了数值计算和讨论．结果表明：由于FDL缓存分组的概率与输入分组负载的非线性关系导致了反馈FDL结构在低负载时对丢包率的改善非常明显，对高负载的改善却十分有限．随着FDL数目的增加，对系统丢包率的改善不会趋于一个极限值，这是与使用波长转换器进行竞争解决的不同之处，因此使用反馈FDL结构可以降低波长转换器的丢包率极限．

提出一种基于毛细管电泳的激光多模式检测器．为设计并优化其光路构型，进行了理论分析和数学推导，并采用Matlab仿真，得到光路中各参量优化取值范围．在热透镜通道，激发光束腰半径越小，则热透镜效应越强．而探测激光束腰半径、束腰与样品距离、样品与探测面距离三个参量综合决定检出信号强度；在回射干涉通道，聚焦透镜焦距应较短，它与毛细管距离对检测影响很大，而与激光器、与探测面的两距离对检测影响相对较小；热透镜效应对回射干涉检测影响不明显，如要严格消除，可将两通道错开一适当距离．

为了确定风场成像干涉仪(Wind Imaging Interferometer，WINDII)中存在的基准光程差的值，首先从风场探测机理出发，分析了影响基准光程差的因素．针对WINDII分别从调制度、相位及相近谱线同相的要求三个方面加以剖析，依次获得了它们与基准光程差之间的定量关系．综合考虑三个条件的要求，最终得出了基准光程差的选择原理．并用此理论对几种不同的风场成像干涉仪的基准光程差值进行了验证．

提出了复合三子镜稀疏孔径结构，它由九个子镜组成，每三个子镜组成一个次级光瞳，三个次级光瞳组成一个主光瞳，其结构是对称的冗余结构．研究了三臂和复合三子镜两种对称型结构稀疏孔径系统，比较复合三子镜和三臂结构的特点与调制传递函数，对不同填充因子的两种结构的稀疏孔径模拟成像和维纳滤波，并进行像质评价，同时和非冗余的Golay6结构进行比较．结果表明：复合三子镜稀疏孔径系统在结构分布、成像质量等方面优于三臂对称结构稀疏孔径系统，对称型稀疏孔径系统在结构排列上具有对称易装调的优点．

利用具有不同变换形式及不同小波基的小波变换对合成孔径雷达与可见光图像进行融合实验，研究了不同类型小波变换的特征，对融合实验结果进行了分析和比较，综合实验结果和计算复杂度两个方面考虑进行性能评价，为不同的应用场合下正确选择适合合成孔径雷达与可见光图像融合的小波变换类型提供了理论依据．

基于灰度投影算法构建了一个实时数字图像稳定系统，阐述了灰度投影算法应用于数字稳像的基本问题．深入分析和研究了算法在稳像系统中的中值滤波、区域选择、参考帧选择等优化问题．该系统的硬件由振动平台、光学镜头、CCD、图像采集卡和计算机构成；软件编程基于Direct Show平台，通过Visual C++实现．通过对稳像试验结果的定量评价与分析表明，该灰度投影稳像算法具有简捷、快速、准确的特征，是实现摄像机实时数字稳像的一种切实可行的方法．

在分析空间瞬态光辐射信号成像特点的基础上，提出了一种在空间瞬态光辐射信号定位系统中，用高速浮点DSP芯片实现图像处理的方案．图像处理过程为：首先通过阈值分割滤除背景和弱噪音；然后根据目标信号的时空连续性进行目标识别以去除强噪音；最后对识别出的目标像点进行重心位置的提取．实验表明，该硬件图像处理方案具有高的实时处理性和定位准确性，可以很好的满足系统要求．

针对目前视频图像采集技术中图像采样控制复杂，应用不灵活的问题，基于现有视频采样芯片SAA7111，提出一种采用VHDL技术来模拟实现I2C总线接口的方法，控制视频采集处理器实现视频图像采集．实验证明，I2C总线控制SAA7111采样图像数据正确、稳定．该方法具有非常好的可移植性．