从最基本的耦合波方程出发，考虑光波正反向传输的情况下，推导出了一个全面的、准确的关于连续级联喇曼光纤激光器的理论模型，描述了各级Stokes光波功率沿光纤长度的变化．指出了相关一些文献中存在的不足，并且给出了多级斯托克斯光波相互作用的有效作用面积的表达式．此模型有助于喇曼光纤激光器的设计．

报道了利用重复频率为30 Hz，波长为532 nm的Nd：YAG倍频激光单次通过抽运硝酸钡(Ba(NO₃)₂)晶体(晶体由水溶液降温法生长，长度为48 mm，横截面为10 mm×10 mm)，获得高效率的一阶(563 nm)，二阶(599nm)和三阶(639 nm)斯托克斯光的实验结果．硝酸钡晶体沿着[110]晶轴方向切割．观测到一、二、三阶斯托克斯光呈锥形环分布，一、二、三阶斯托克斯光的散射外边缘与抽运光轴线间的夹角大小分别为1．7°，3．5°，5．0°．同时也观测到Ba(NO₃)₂的SRS角度分布与抽运光强度无关．定性分析认定，Ba(NO₃)₂的SRS角度分布主要是由相位匹配过程决定的．测得抽运光、一、二、三阶斯托克斯光的脉宽分别为11．6 ns，9．8 ns，8．4 ns和4．5 ns．当抽运光功率密度约为150W／cm²时，获得一、二、三阶斯托克斯光的最大光光转换效率，分别为33．5%，8．8%和3．4%．此外，由于晶体中的热沉积效应，观察到了Ba(NO₃)₂晶体的SRS转换效率饱和现象．

采用1480 nm大功率激光二极管双向抽运，新型铋基掺饵光纤做增益介质，基于旋转法布里珀罗腔的可调谐滤波器和带通滤波器做选频装置的宽光谱环形腔可调谐光纤激光器，可实现100 nm(1523～1623 nm)激光波长程控连续可调谐输出，激光输出功率大于1．58 mW，3 dB带宽小于0．1 nm，波长重复性准确度小于0．01 nm．

建立了一套利用线阵CCD探测散射光强从而测定粒径的实验装置．该装置采用线阵CCD取代传统的同心环探测器，并采用一台小尺寸全固态绿光激光器取代传统的He－Ne激光器．理论上采用全Mie氏散射理论，自行编写了实验数据的计算机拟合程序，可以由实验测得的散射光强角分布反演求出粒径分布信息．对粒径分别为4．91 μm和9．88 μm的聚苯乙烯小球均取得了良好的粒径测量结果．该装置被证实可用于测定的粒径范围为0．7 μm～44．0 μm．

在载氢掺铒光纤上写入Bragg光纤光栅，得到新型光子学器件荧光光纤光栅．分别对其Bragg波长(λ_B)及荧光寿命(τ)的温度(T)及应变(ε)响应特性进行了实验研究，并且给出了λ_B和τ分别关于(T，ε)的拟合方程．实验结果表明：荧光光纤光栅的λ_B对T和ε的响应具备一般Bragg光纤光栅的优良特性，测得温度灵敏度为11．1pm／℃，应变灵敏度为1．19pm／με；而且τ对T和ε的响应也具有良好的线性关系，温度灵敏度为0．59μs／℃，应变灵敏度为6．16ns／με．实验结论为解决温度应力交叉敏感、实现温度应力的同时监测提供一条新颖的途径．

经过方形玻璃丝的加工、离子交换及成品的精密加工等过程，成功制出了方形自聚焦透镜．并采用聚焦成像和雅明干涉等方法对其光学特性进行测试，得出了方形自聚焦透镜本身所具有的一些特性：中心部分畸变较小，成像性能好；四个棱角内的球差较大，像质较差；折射率分布不具有旋转对称性，而是与方向和半径有关．

依据双面研磨抛光原理，提出了加工自聚焦透镜平面和斜面辅助工装设计．从工艺技术特点和生产实际过程等方面对设计的工装使用情况进行分析验证．多次大批量加工实践证明，该辅助工装的设计完全满足了自聚焦透镜高效批量加工技术要求，简化整个生产线工艺，减少工艺流程时间，降低材辅料的消耗成本，从而验证了双面研磨抛光法是一种实用的加工自聚焦透镜的新方法．

设计了一种有效面积大、体积小、重量轻的多狭缝条纹变相管．通过自行编程并进行Monte－Carlo模拟计算，在离轴10 mm处，静态空间分辨率可达20 lp／mm，静态物理时间分辨率达100 ps．在电子光学设计的基础上，完成了多狭缝条纹变相管的结构设计和机械加工，通过工艺设计，制作样管，阴极有效面积达Φ22 mm．最后进行静态测试，获得了具有一定分辨能力的静态图像．该像管可以用作变相管激光雷达的探测器，实现非扫描激光三维成像．

根据多量子阱中注入载流子的输运机制，计算了多量子阱中注入载流子的非均匀分布．引入不均匀度参量Asy来衡量载流子分布的不均匀程度，分析了各种敏感因素对载流子非均匀分布的影响．指出注入载流子分布的非均匀性，随量子阱数、注入电流、量子垒高度的增加而显著增加，随工作温度的升高而减小．

在以CCD为核心器件的光电成像测量系统对物体进行线度测量中，成像光学系统的固有特性使得数字图像存在畸变，根据像差理论建立了三次多项式的畸变校正模型，分析比较了不同的灰度重建方法的优缺点，进行了双线性插值的灰度重建．对一种校正图像进行了噪音点滤除，进行了仿真实验．校正后的图像可用于高准确度的成像测量．

把三块各带有一个缺陷的光子晶体结合起来，如果中央晶体的缺陷模处在两侧晶体的禁带中，缺陷模内的光波会受到两侧晶体的阻碍并被局域在中央晶体内，形成量子阱结构；若一侧晶体的缺陷模被移动到中央晶体缺陷模处，则只有一侧晶体阻碍在中央晶体缺陷模内传播的光波，量子阱效应完全消失，光的传输受到最大程度的阻碍．这种结构可同时具有窄带滤波器和光开关的功能，据此提出了一种高效的、灵敏的光开关的设计．采用传输矩阵法计算了一维光子晶体的透射谱和场分布．

提出了一种光纤光栅的铜片封装工艺，并通过实验和理论分析研究了光纤光栅的应变和温度传感特性．与裸光纤光栅的测试结果相比，铜片封装工艺基本不改变光纤光栅应变传感的灵敏度，但是温度灵敏度系数提高了2．78倍．经过铜片封装后的光纤光栅可以探测到的应变和温度分别为1με和0．03℃，便于工程应用．

提出了一种利用双光纤光栅消除光纤光栅压力传感器中应力迟滞的方法．将两个相同波长的光纤布拉格光栅分别对称粘贴于悬臂梁的上下表面并串接在一起，外压力作用下可实现调谐双光栅布拉格波长差．研究结果表明，该方法可消除弹性元件材料所引起光纤光栅压力传感器的应力迟滞，改善传感器的线性响应特性和重复性，在0～40 MPa的压力范围内，双峰波长差的调谐范围为5．12 nm，是单峰波长调谐范围的2倍，压力调谐双峰波长差的灵敏度可达0．128 nm／MPa，是压力调谐单峰波长灵敏度的2倍．

针对“折返式光路在可使Faraday效应加倍的同时消除线性双折射的影响”的说法，导出了具有折返光路的正交共轭反射式(OCR式)、直接反射式(DR式)及屋脊棱镜反射式(RPR式)光学电流传感器模型的等效传输矩阵．结果表明，当不存在法拉第效应时，OCR式折返光路可以消除线性双折射影响，DR式以及RPR式折返光路不能消除线性双折射的影响；在法拉第效应与双折射同时存在时情况下，上述三种折返光路都不能消除线性双折射的影响．因此，这一说法至少在采用惯常的差除和信号处理方案的光学玻璃电流互感器中是否成立有待商榷．

提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的环形传感器，用于固体表面传播的超声波的检测．这种传感器的特点是能够精确地检测由固体表面传播的超声波产生的微弱振动．当超声波信号通过光纤传感器的两个臂到达探测器时，干涉仪的输出光强度受到了超声信号的调制．通过检测干涉仪的输出光强度并利用Fourier变换，测得了超声信号的振幅和频率．而且对传感系统的位相调制特性进行了仿真，并对实验结果进行了分析，结果表明该系统可用于固体表面传播的超声波频率特征的识别．

利用天线共振子模型对银的表面增强喇曼散射(SERS)特性进行了计算和分析．结果显示，银增强因子在近红外的1．38 eV处为最大，达140以上；近紫外3．35 eV、3．90 eV、4．30 eV位置处依次减小，分别为60、48、45；而在可见光区，银增强因子的最大值为70．在经氧化还原过程(ORC)处理的银片上做了核酸碱基腺嘌呤、尿嘧啶的SERS谱，腺嘌呤的SERS谱虽然存在荧光的影响，但SERS效应明显．尿嘧啶的SERS谱出现4个明锐的峰值，1035 cm^－1是所出现的最强的模式，该模式应是尿嘧啶在核酸中存在的SERS环呼吸模式，可作为检测尿嘧啶存在的判定依据．

采用不同幅度和延迟的高斯函数脉冲组合来拟合抽样函数脉冲，利用拟合的抽样函数脉冲设计超宽带脉冲信号，实现美国联邦通信委员会制定的辐射掩蔽要求的高效逼近．该方法产生的脉冲波形具有实现简单、持续时间短、带外辐射功率小、容易进行时域或频域调节等特点．与已报道的几种脉冲比较，设计的脉冲可携带更多的能量，同时具有良好的带内(窄带或宽带)干扰抑制能力，能够和带内的其他通信系统更好的共存．最后，对设计的脉冲波形和最佳高斯波形的通信性能进行了比较，表明文中波形的性能明显优于最佳高斯波形．

研究了大尺寸高保偏聚合物光子晶体光纤(po1ymer Photonic Crystal Fibers，pPCFs)预制棒的化学原位制备技术．采用预聚物浇铸后加热聚合方法，成功制备了具有高保偏性能的光纤预制棒，给出了聚合反应的最佳条件．对此预制棒进行二次拉伸及光学和化学性质的测试表明，该方法得到的预制棒力学结构稳定、光学透明度高，且拉伸所得光纤微结构保持完好、微孔坍塌率低、非固有损耗小．若在聚合反应体系中加入适量的激光染料或其它稀土有机螯合物等物质，可得到具有荧光性的高保偏聚合物光子晶体光纤预制棒，为保偏型聚合物光子晶体光纤激光器的研制提供新材料．

通过理论推导和试验分析研究了安装偏差对光纤应变测量的影响，得到安装误差所带来测量误差的计算公式．发现光纤的轴向与预定安装方向的角偏差越大，测量误差也越大．用光纤光栅进行应变测量时，必须考虑光纤的安装偏差，它直接关系到测量结果的准确性．实际测量中要尽量确保传感器安装方位的准确．

针对长跨距密集波分复用系统中喇曼放大入纤泵浦功率过大的问题，将遥泵放大器(RPEDFA)引入到系统中，通过对共纤RP－EDFA的噪音性能及其优化设计的研究，在理论上计算比较了RP－EDFA系统和后向喇曼放大系统在不同泵浦功率水平下的光信噪比和非线性相移，表明遥泵放大技术有效降低了入纤泵浦的功率水平，更适合长跨距应用．运用遥泵放大技术，对一个典型的长跨距系统进行系统Q值的模拟，结果表明：在220mW泵浦功率水平下可以实现跨距为167km的40×11．6 Gbit／s系统1000 km传输，Q值裕量4．4 dB．

提出一种基于倒锥透镜光纤端的新型塑料光纤连接器．为了增大光纤的数值孔径，降低光纤端面对于对准准确度的要求，连接器的光纤连接端面制成倒锥透镜形状．利用截断法对该类型连接器的光学特性进行了测试．1 m长光纤跳线总损耗有75．7%集中在5．4 dB～6．0 dB之间，连接损耗70．7%集中在2．1 dB～2．7 dB之间，同一组跳线插拔200次连接损耗有95%集中分布在2．2 dB～2．58 dB．实验结果表明：倒锥透镜型塑料光纤连接器可以满足“光纤入户”对连接器性能的要求．

以三、四阶色散项的耦合非线性薛定谔方程为基础，考虑光纤损耗及高阶色散，研究了双光束在零色散附近的交叉相位调制不稳定性．理论上导出描述交叉相位调制不稳定性的色散方程，并进行数值模拟计算．结果表明：由于四阶色散的影响，在光纤的正常、反常色散区，交叉相位调制不稳定性均发生在两个频谱区．如光脉冲工作在最小群速度色散附近时，四阶色散对光纤的交叉相位调制不稳定性将起决定性作用，可使增益谱出现一个新的峰值．光纤损耗使增益的谱宽变窄．对给定的传输距离，随着光纤向零色散附近靠近，两个频谱区谱宽增加直到相互重叠．数值分析了两光波有差别时的交叉相位调制不稳定性．

提出了光突发交换网络中的最长队列优先调度(LQF－SA)机制，将边缘节点的突发组装和突发调度两种技术紧密结合在一起．在现实网络中，业务通常是非均匀分布的，即在某些源宿对之间存在更大的业务流量．仿真结果表明，LQF－SA机制可以很好地完成非均匀分布业务流的组装．即使在均匀分布业务流输入下，LQF－SA机制在突发大小分布、组装效率和突发丢失率等方面也优于已提出的轮询调度组装(RR－SA)机制．

基于矢量折射定理推导了光束经过正交双棱镜后的偏转表达式．给出了装置的主要设计参量；用数值模拟的方法分析了主要误差项，求出了总误差和实际准确度指标．结果表明，光束在水平张角及垂直张角500 μrad内可实现准确度优于0．8 μrad的偏转，偏离准确度主要受随机误差影响；反映到棱镜转角上的总误差为12．72 arcsec，引起的光束偏离误差为0．365 μrad，大于系统读数分辨率0．0387 μrad，且小于光束偏离准确度指标0．8μrad．

基于空间频谱分析方法，建立了光谱色散匀滑技术(SSD：Smoothing by Spectral Dispersion)与衍射光学器件(DOE：Diffractive Optical Element)联用性能的简化分析模型，为SSD与DOE联用时，SSD参量的优化提供了理论依据．数值模拟了SSD各参量，包括脉冲时间、调制频率、位相调制系数、光栅线色散系数等对束匀滑性能的影响．模拟结果表明，SSD参量经过优化选取，且波前畸变随时间快速变化时，能获得良好的束匀滑性能．

针对干涉超光谱成像仪所成图像的特点，提出了一种基于ROI(Region of Interest，感兴趣区域)编码的干涉超光谱图像序列压缩方法．利用帧内差值变换，结合矩形ROI编码，在提高遥感图像压缩比的同时，使压缩后的重建图像质量达到近无损的技术要求．实验结果表明，这种压缩方法在干涉超光谱图像压缩中当相对光谱二次误差为2．04%时，干涉图像的压缩比达到9．66∶1．

利用几何光学方法研究了由左手性介质制成的简单透镜的光学特性．推理分析了左手性介质透镜处球形界面的负折射规律，并依此表明了常用光学公式仍适用于左手性介质．指出了左手性介质透镜相对于用传统介质制作的普通透镜所具备的固有优点，最后证实了利用单块左手性介质透镜即可完全消球差，并相应提供了零球差左手性介质透镜的设计实例．

利用液晶相位可变延迟器(1iquid crystal variable retarder，LCVR)的延迟相位随着其驱动电压连续可调特性，实现光偏振态的可控调制．设计了旋转检偏器，对LCVR进行820nm激光波长的现场校准，获得1／4λ、3／4λ和1／2λ、1λ相位延迟所对应的驱动电压，计算机控制其驱动电压实现对光偏振态的调制，并进行了检验，给出了理论分析和实验结果．该方法具有对光子入射方向不敏感、无需机械转动、适用较宽波长范围、实时可控等优点．

根据等倾干涉原理，对高斯光束经薄膜反射后的光强、可见度、条纹分布进行了理论分析，讨论了入射角对光强、可见度分布的影响，相位角对条纹可见度的影响．数值模拟计算表明：沿着垂直于光传播方向的平面，反射光束叠加区域为一圆斑，随着入射角的增大，可见度逐渐减小，光强分布偏离了高斯分布，光斑变大，峰值减小．干涉条纹在空间的分布类似于平面波的薄膜等倾干涉，主要由入射角及薄膜厚度决定．

基于瑞利索末菲衍射积分公式，在未作近轴近似的条件下，推导出等束宽超短脉冲高斯光束通过线性色散介质的远场公式，并用于研究其远场特性，所得公式可用于大衍射角情况．结果表明，等束宽脉冲高斯光束的频谱上存在一临界角，小于临界角时，出现蓝移；大于临界角时，出现红移，红移量随着衍射角的增大而增大．而脉冲波形将经历时间移动，移动量随衍射角的增大而增大；远场高斯脉冲波形将不再保持不变．此外，群速度色散将引起啁啾，啁啾量随衍射角的增大而减小．

基于部分相干光的传输理论，研究了部分相干修正贝塞尔高斯光束(MBGB)通过光阑透镜系统后，轴上光谱位移及光谱开关．数值计算结果表明，光谱开关主要与截断参量、光束菲涅耳数以及光谱相干度有关．光谱开关的个数随着光束菲涅耳数以及截断参量的增大将增多，而随光谱相干度的增大而减少．但当截断参量增大到一定值时，光谱开关将消失．例如，当光谱相干度取0．5时，截断参量大于2．2，光谱开关将消失，仅表现出蓝移．

在深入探讨DMD(Digital Mirror Device)灰度图形传递的特点基础上，把曝光量分布作为分析数字光刻成像的物理量，建立了数字灰度光刻的成像模型．以制作微米量级微透镜为例，通过模拟分析，讨论了数字光刻过程中DMD的工作方式、成像系统参量对抗蚀剂曝光量分布的影响，揭示了数字灰度光刻成像机理，为开展数字光刻实验研究提供了理论根据．

依据Mie理论光散射在0°和180°有明显增强的结论，应用自行设计的模拟尾流后向散射光功率实验系统在632．8nmHe－Ne激光器直接照明和扩束后照明两种条件下，对模拟尾流后向散射光功率衰减特性进行了研究．结果表明，用后向散射光功率进行探测时，考虑到散射光在水中传播的衰减，对近距离分布的气泡，使用扩束光照明效果较好；对较远距离分布的气泡，使用细光束照明效果较好，其可探测的距离要比扩束光远．

研究并设计了基于光学定位法的空间瞬态光辐射信号定位系统．该系统与能量探测系统协调工作，在能量探测系统识别到目标信号后，经过定位探测、行列编码存储及DSP处理计算，最后输出闪光信号光斑的重心坐标．介绍了系统组成及各部分电路的实现方法，并给出测试结果．实验表明，系统定位准确、设计方案可行．

根据红外图像的特点，提出了一种基于灰度冗余的红外图像自适应输出窗技术．该技术通过对图像灰度直方图的统计，设定适当的阈值，将灰度像素分布为零的灰度级进行完全压缩，将小于阈值的灰度级映射到阈值灰度级，然后将有效灰度级在整个可显示灰度级范围内作等间距排列．该算法在压缩灰度冗余的同时，实现了对有效图像灰度级的无损均衡，提高了图像质量，并能实现实时处理．

针对视频图像数据实时存储过程中普遍存在的丢帧问题，通过深入分析典型的存储算法，找出实时存储过程中视频图像数据丢失的原因：计算机在连续存储相同大小的文件时，存储速度在一定的范围内波动．本文采用队列式缓存结构有效地消除了存储速度波动所带来的影响，保证了在数据流速小于磁盘平均存储速度的前提下，高速视频图像数据的实时存储，解决了丢帧问题．实践验证了该算法的可行性与可靠性．

用微脉冲激光雷达对西藏那曲地区和北京郊区2004年夏季大气对流层气溶胶的光学特性进行了测量和分析，给出了两地区气溶胶消光系数的垂直分布以及那曲地区的大气边界层高度．结果表明：北京郊区大气对流层气溶胶的组分、浓度及粒径分布较那曲地区呈现出较大的不均匀性，那曲地区则具有较好的近地面空气质量．因此，利用微脉冲激光雷达可以实现大气气溶胶的有效测量．