为了消除热致退偏对激光输出的影响，分析了重频固体激光器中热致退偏产生的原因，采用了一种新型的、能有效补偿腔内热致退偏效应的腔型。由结果可知，重复频率从20Hz增大到50Hz时，输出激光光斑无明显变化，无畸变，激光输出能量未降低；在50Hz时注入9．6J，其动态输出111．24mJ的1064nm激光，电光效率为1．16%，输出稳定度达±1．85%。结果表明，该腔型对热致退偏有很好的补偿作用。

为了研究Cr，Tm，Ho∶YAG激光器输出脉冲能量和晶体温度的关系，利用有限元的方法计算了不同制冷温度和抽运功率情况下晶体内温度的分布，从而分析温度分布对激光实验输出的影响。控制制冷液温度在15℃、重频5Hz时，获得最大能量为217mJ的脉冲输出，斜效率约为1．4%；而重频10Hz时，最大单脉冲输出仅为56mJ，斜效率约为0．9%。结果表明，制冷温度和频率的增加都将大大增加激光的抽运阈值，同时降低输出效率。

沙尘暴是一种特殊的自然现象。为了分析沙尘暴对可见光和红外辐射传输产生的影响，利用米散射理论，对北京地区1次沙尘暴天气下沙尘粒子在可见和红外波段的消光进行了计算，并与沙尘暴来临前的测量结果进行了对比分析，得到了沙尘粒子在这些波段的消光特性，并根据激光雷达测量的数据，对沙尘粒子在红外波段的垂直消光廓线进行了反演。这对认识沙尘暴有很大的参考价值。

为了研究光通信系统中光纤色散特性对通信系统传输性能的影响，基于单模光纤和多模光纤的色散特性，采用数值模拟计算的方法，对脉冲展宽、光纤内部的偏振模色散、色度色散、波导色散和模间色散的物理机制进行了分析，分别得到了折射率n=1．516和n=1．458的标准单模光纤经过10km传输距离后色散导致脉冲展宽的结果，比较了传输波长在850nm和1310nm时多模光纤的色散效应，通过对不同光源LD(△λ=1nm)和LED(△λ=70nm)的比较，分析了光谱宽度对脉冲展宽的影响。结果表明，纯石英光纤在系统传输波长为1．27μm处群速度色散等于0；折射率渐变多模光纤工作在常见的850nm以及1310nm通信窗口时，其模内色散表现为负色散；色度色散和模间色散引起的脉冲展宽随光纤的数值孔径、材料折射率和光源光谱线宽的增大而增大。

为了利用激光束扫描金属粉末时的“球化效应”将异形金属粉末球化，通过采用正交实验法，系统探明了获得球化效果的激光工艺参量，得到相应的球形粉末。结果表明，金属粉末的球化能力决定于金属粉末的粒径、导热性、熔点和激光吸收率等因素，可用球化因子K表征；当激光扫描速度与激光功率(高于临界功率后)的比值大致等于K时，可获得球形粉末。

为了解决光纤通信系统中的色散补偿问题，提出一种新型的用于色散补偿的双芯光子晶体光纤，其构成材料是纯石英和空气，即在常规光子晶体光纤基础上变化包层第1圈和第3圈空气孔、增大了结构参量变化的自由度。采用平面波展开法对其色散补偿特性进行了数值研究，并模拟了包层结构参量与色散之间的关系，计算得出这种光纤的色散可以达到－1956．327ps·nm^－1·km^－1，能够补偿超过自身长度100倍的普通单模光纤。结果表明，双芯光子晶体光纤在色散补偿方面具有很大潜力，在未来光通信系统中将发挥重要作用。

为了研究稀土离子的α－噻吩甲酰三氟丙酮(α－thienyltrifluoroacetone，TTFA)配合物中敏化发光效应，对自行制备出的稀土离子Eu³⁺，Sm³⁺和Tb³⁺单掺TTFA配合物Eu(TTFA)₃，Tb(TTFA)₃，Sm(TTFA)₃及3种稀土离子两两共掺的配合物的荧光光谱进行了分析，得出了稀土离子Eu³⁺，Sm³⁺，Tb³⁺与配体TTFA的敏化特性以及稀土离子Eu³⁺，Sm³⁺和Tb³⁺之间的敏化特性。Eu(TTFA)₃，Tb(TTFA)₃，Sm(TTFA)₃及3种稀土离子共掺的配合物中，稀土离子Eu³⁺，Sm³⁺，Tb³⁺与配体TTFA及Eu³⁺，Sm³⁺，Tb³⁺之间有明显的敏化效应。结果表明，将其用于聚合物光纤放大器具有良好的发展前景。

在二极管抽运Nd∶YAG激光器中，量子亏损是影响晶体热积累的一个最重要参量，为了达到减少晶体热效应的目的，可采用直接抽运技术。经过理论分析，采用的二极管阵列中心波长为885nm、晶体尺寸为5．5mm×55mm，实验对比验证了多种透过率输出镜。结果表明，在透过率为58%时，获得最大单脉冲138mJ的静态输出，光光转换效率为12%。这一结果验证了采用885nm抽运源直接抽运技术的可行性，并有助于实验的进一步发展。

为了弥补激光测风雷达风场反演速度方位显示法的不足、提高反演风速精度，提出了一种改进的方法。运用迭代预处理的方法提高原始雷达数据质量，消除小幅值风速和奇异点的影响，用统计求和平均的方法反演出3维风场；并建立了风场模型，通过数值计算软件进行了仿真和误差分析。结果表明，改进的方法反演出风速的误差不超过0．5m／s，比传统速度方位显示算法的精度提高了1倍。

为了研究全光波长转换的实现方法，采用色散位移光纤中脉冲光和连续波间的交叉相位调制效应，使得连续波产生频移和展宽，然后利用光纤光栅滤波，得到了重复频率为57．97MHz、脉冲宽度为2ns的转换脉冲，这与抽运脉冲重复频率、脉冲宽度基本相同，而且连续波可调范围是1537nm～1560nm。结果表明，基于色散位移光纤中交叉相位调制效应的波长转换具有较宽的波长转换范围和较快的转换速度，是一种简单、高效和通用的波长转换技术。

为了提高激光大气回波处理的时效性，采用了经验模式分解方法，分析了经验模式分解的原理，研究了经验模式分解在激光雷达大气回波信号实时处理中的应用。进行了理论分析与仿真验证，取得了经验模式分解和100次信号平均处理后的结果，并进行了比较。结果表明，经验模式分解处理后的重构信号与100次信号平均结果接近，相关系数为0．99，同时处理时间缩短为1%，可以满足某些情况下的实时处理要求，并且能够抑制回波中一些薄云的干扰。这一结果对激光雷达大气回波信号实时处理是有帮助的。

为了研究Yb∶YAG激光器的倍频输出特性，采用LD端面抽运掺杂原子数分数为0．1的Yb∶YAG薄片激光晶体(?4mm×1mm)、LBO(LiB₃O₅)腔内倍频进行了实验研究。在LD抽运功率为1．37W时，通过调节LBO的放置角度，实现了频率选择，并获得了最高功率为3．1mW的537．8nm的基模连续激光输出，光斑椭圆度为0．94。结果表明，采用Yb∶YAG激光晶体，通过LBO腔内倍频可以获得稳定的高光束质量的537．8nm激光输出。

为了更好地利用有色方解石晶体，采用X射线荧光光谱仪和X射线衍射仪等仪器对浅黄色和浅紫色方解石成分进行了测试分析，用分光光度计测试了黄色方解石的透射光谱。浅黄色方解石中含有微量的镁元素和锶元素，浅紫色方解石中含有微量的锰、锶和镁元素，有色方解石晶体偏光器件的消光比可达10^－6量级。结果表明，有色方解石晶体偏光器件能满足一般光学测试系统的使用要求。

为了提高聚苯胺的非线性光学性能以及实际应用价值，使用原位聚合法制备了聚苯胺－碳纳米管复合体掺杂聚乙烯醇薄膜，并利用单光束z扫描技术，在波长532nm、脉宽8ns的条件下研究了这种材料的3阶非线性光学性质，计算其3阶非线性光学系数。结果表明，与聚苯胺本体相比，薄膜样品的非线性光学性能得到明显的提高，将其制备成薄膜为今后的实际应用打下基础。

为了研究ZL－114A铝合金YAG激光－熔化极惰性气体保护(MIG)电弧复合焊接接头性能，采用拉伸试验和扫描电子显微镜对其力学性能和显微组织进行了测试分析。由于焊接固有的快速冷却特性及进口4047焊丝中细化晶粒元素(Ti)的存在，焊缝金属组织普遍较铸造组织细小，而且与采用的焊接线能量有关；靠近熔合线附近的晶粒粗化及固溶相的析出导致其硬度陡降，成为所谓的“软化区”，是接头最脆弱部分，但其宽度及粗化程度较一般MIG电弧焊小，接头拉伸强度为母材的80%左右，断口呈脆性断裂特征。实验结果表明，采用适当的工艺参量，YAG－MIG复合焊接可以在较高的速率下得到高质量的焊接接头，是一种理想的铝合金高效焊接技术。

为了制作性能良好的光电子集成、光波导等器件，研究纳米多孔氧化硅膜的制备和表征具有重要意义。采用高温氧化多孔硅的方法制备了纳米多孔氧化硅，进行了两种样品的荧光光谱和傅里叶变换红外吸收谱对比检测。相比于多孔硅，多孔氧化硅的发光峰值向短波方向“蓝移”并且发光强度明显降低。多孔硅表面基本是由氢饱和的，而经氧化后的多孔氧化硅表面的Si－H键大部分被Si－O键所代替。结果表明，量子限制效应是样品的荧光光谱“蓝移”的原因，而发光强度的降低则归因于样品表面辐射复合中心的减少和内部纳米硅柱(硅晶粒)尺寸的减小。

为了降低激光金属沉积成形过程中试样和基板间的温度梯度，减小和抑制成形过程的热应力，提高试样的成形质量，提出并设计了一种用于激光金属沉积成形的基板预热系统。该系统由基板预热器、智能比例微分积分控制器以及计算机串口温度采集反馈控制等3部分组成。利用自行研制的激光金属沉积成形设备和基板预热系统进行了成形实验。实验结果表明，基板预热可以改善试样的成形质量，降低成形过程的热应力。

为了更加准确地获得大气消光系数和后向散射系数，利用半解析Monte Carlo方法对云的大气多次散射激光雷达回波信号进行了模拟计算。分析了激光雷达接收视场角及光学厚度对多次散射回波信号的影响及水云和卷云多次散射因子与光学厚度的关系。激光雷达测量数据的对比结果表明，多次散射对卷云和水云消光系数影响较明显，而对后向散射系数的影响可以忽略。

为了研究星载大气探测激光雷达的技术参量对其探测性能的影响，采用合适的大气模式和星载大气探测激光雷达设计参量，对其接收的大气后向散射回波信号和探测回波信号的信噪比进行了数值模拟计算；同时模拟分析了星载大气探测激光雷达对沙尘和卷云的探测能力。结果表明，星载大气探测激光雷达对气溶胶的探测水平分辨率应设置为75km，且仅夜晚的探测能力能够达到信噪比大于10的要求；对卷云和沙尘探测水平分辨率应设为7．5km。该结果为该星载大气探测激光雷达的研制提供参量设置的基本依据。

为了研究低功率C0₂激光诱导条件下，从水性溶液中诱导金属沉积机理，利用动态力显微镜分析了金属Ag过程中的晶粒分布以及晶体生长概貌；利用电子探针研究了金属沉积层在环氧树脂表面的横向和纵向沉积现象；利用X射线衍射方法研究了Ag－Cu沉积层中的Cu晶体生长过程中晶格常数的变化。结果表明，Ag晶粒在基材表面的沉积规律、生长分布与工艺参量以及激光模式有密切关系；金属微粒在环氧树脂表面的横向沉积，直接影响金属层的宽度，而其纵向沉积直接决定金属层的厚度；同Cu相比，Ag－Cu层也在(111)，(200)，(220)3个晶面衍射强度较大，但点阵常数α有微小变化，说明在沉积过程中有少量的杂质原子渗透到Cu金属层。

为了实现对彩色图像的单随机相位编码，根据随机相位编码原理，提出采用单色点光源照射系统结合波长多路技术，实现了对组成彩色图像的三基色图像进行随机相位编码。理论分析和数值模拟显示，采用单色点光源照射系统，对彩色图像进行随机相位编码是可行的；同时由于系统装置的减少，有效地减少了由于随机相位掩膜所引起的相应光能损失和图像噪声。结果表明，这种方法在追求彩色还原度高的场合具有实用价值。

为了在激光热处理过程中能更好地控制工件温度，并为激光热处理的数学模拟提供更为准确的激光吸收率数据，研究了材料表面粗糙度对激光吸收率的影响原理，等效处理了材料表面轮廓线，建立了数学模型，采用集**量法测得激光的吸收率，得到的激光吸收率与理论公式计算所得的光吸收率相吻合。结果表明，所建立的模型可以准确地描述材料表面粗糙度对激光吸收率的影响，更有利于激光热处理各项参量的控制。

光电探测器是影响激光测高仪探测性能的重要器件。为了使探测器性能保持最佳状态，采用了近似算法进行分析。该算法使用近似分布函数来模拟探测器的输出，推导出虚警率与阈值门限和倍增因子三者之间的函数关系，找出虚警率、阈值和增益之间的最佳结合点。实验表明，根据该方法设计的激光测高仪探测器接收电路，可使探测概率和回波信噪比有显著提高。这一结果对激光测高仪目标特性的回波分析和地形地貌3维轮廓重建有很大帮助。

为了研究光纤中的非线性效应对锁模脉冲的影响，采用非线性放大环镜来实现被动锁模，在分析非线性放大环镜传输特性理论的基础上，对被动锁模掺铒光纤激光器进行了相关的实验研究。实验中观察到了重复频率为280．2MHz、中心波长是1556．235nm、线宽是0．4nm的稳定的锁模脉冲现象。研究结果对更深入地了解被动锁模产生现象、进一步开展后续研究具有极其重要的意义。

为了求解基于微机械薄膜变形镜自适应光学系统的最优模式控制电压，以使系统的入射畸变波前像差降到最小，采用了一种基于改进的奇异值分解闭环实时模式复原算法，可通过调整控制参量g₁，g_θ和W来优化波前复原的复原精度和收敛速度；采用一人眼出射畸变波前像差作为自适应光学系统的原始波前，与现有的几种实时模式复原算法相对比，其在收敛速度和复原精度上都有所改善。结果表明，基于改进的奇异值分解闭环实时模式复原算法，在一定程度上解决了微机械薄膜变形镜由于薄膜面型宽交连值、驱动电极单调但非线性的控制电压求解问题，算法可调整空间大、适用范围也较广。

为了研究单模Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤中的上转换效应，采用对比实验的方法，用荧光分光光度计测量了单模Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤的绿色荧光，并与掺Yb³⁺光纤的绿色荧光进行了对比分析。得到Er³⁺／Yb³⁺共掺双包层光纤中的绿色荧光仍然是Er³⁺离子激发态吸收所产生，而Yb³⁺只起到能量搬运作用的结果。结果表明，两种光纤受激产生的荧光光谱、功率及其随抽运功率的变化关系，都遵循不同规律。

为了研究LD抽运晶体在实际谐振腔中，LD变化半径在晶体中产生的热效应，采用了理论上与理想模型下所求解的结果相比较的方法，得到了当输出功率为15W时，抽运端面中心获得199．545℃最高温升和1．33μm最大热形变量、实验值与理论值基本一致的结果。结果表明，这种新的研究方法可以更准确地应用到其它激光晶体热问题的研究中，为有效解决激光系统热问题提供了理论依据。

为了实现半导体激光器在795nm处的单模输出，采用输出端面镀有增透膜的半导体激光二极管作光源，用光栅反馈的方法构成扩展腔，研制了波长为795nm、频率可调谐半导体激光器，并对该激光器进行了实验测试，可知其频率连续调谐范围约7．6GHz，激光线宽约为2．5MHz，运行在110mA时输出功率达43mW。结果表明，该半导体激光器可用于激光与铷原子相互作用中的量子相干效应的研究。

为了研究全息光栅拍摄过程中曝光对比度与干涉条纹漂移均方根值之间的关系和提高大面积光栅拍摄质量，采用莫尔条纹原理和线阵电荷耦合器件照相机系统组成的条纹锁定系统进行了光栅拍摄实验。对莫尔条纹的漂移量进行了实时采集和分析，发现条纹漂移主要由缓慢漂移和频率为3．1Hz的振动合成。得到了条纹漂移均方根值与光栅曝光对比度之间的数值关系，为预测光栅质量是否合格提供了理论参考。结果表明，要提高光栅拍摄质量，必须保证条纹漂移均方根值小于0．05λ。该条纹锁定系统完全可以满足此要求。

利用传输矩阵法和龙格－库塔法分析光纤布喇格光栅的反射谱和时延特性，无法得到输入信号变化时光栅的动态响应。为了计算光纤光栅的动态响应，利用坐标变换结合有限差分法求解耦合波方程，在此基础上计算了光纤布喇格光栅在连续波与高斯脉冲输入的动态响应特性，并与龙格－库塔法比较，结果证明了此算法的正确性。可以利用本文中提出的方法分析输入信号在光纤光栅中的动态传输特性。

为了研究光纤通信系统中存在高阶偏振模色散时，采用偏振度和电带宽作反馈信号，偏振模色散的补偿效果，采用数值模拟方法比较了两种常用的反馈控制信号对偏振模色散性能的影响，由模拟结果可知，从性能上讲，两种反馈信号都随1阶偏振模色散变化而具有线性变化，当系统中有高阶偏振模色散时，二者均不具有线性的变化，但偏振度的性能要优于电带宽信号。结果表明，这对偏振模色散补偿具有一定的指导意义。

为了延长光毫米波的传输距离，提出了一种改进的光载波抑制产生光毫米波的方法。在中心站采用马赫－曾德尔调制器将射频信号调制到光载波上产生光载波抑制调制光信号，再将产生光信号的2个边带分离，将2．5Gbit／s数据信号调制到其中1个边带上，再与未调信号耦合后产生光毫米波并通过光纤传送至基站。在基站中通过光电转换器产生电毫米波。从理论上分析了这种光毫米波的传输特性并通过实验验证了光毫米波在光纤中可以传输40km。仿真和实验结果表明，这种方式产生的光毫米波具有很好的抗色散能力，延长了传输距离。

为了研究余弦平方－高斯光束通过无光阑透镜后的聚焦特性，采用Collins公式推导了聚焦余弦平方-高斯光束轴上光强分布公式，并利用空间2阶矩法求得光束束腰宽度的解析表达式。通过数值方法研究了轴上光强的双焦开关现象和由束腰所在焦平面的焦移现象，得到了这两种现象随光束参量b、相对入射距离s′及菲涅耳数N_F的变化关系。结果表明，只有b＞1时才出现双焦开关现象，而实际焦平面在s′≠1时存在焦移。

为了提高喇曼－米散射激光雷达探测大气气溶胶波长指数的精确度，利用不确定度传递公式对其不确定性进行了详细的理论分析，并结合喇曼－米散射激光雷达在合肥西郊的实际探测例子进行了实验研究，计算了信号、大气透过率比值和散射比参考值的相对不确定度，在高度6km以下信号相对不确定度一般小于30%，透过率比的相对不确定度一般小于4%，散射比参考值相对不确定度大小则由参考值与实际值差异而定。结果表明，适当增大激光脉冲能量和延长信号采集累计时间、准确标定散射比参考值可有效减小喇曼－米散射激光雷达探测大气气溶胶波长指数的不确定性。

激光监测系统用于测量靶标上激光光斑重心位置，为了检测其测量精度，分析了该系统的测量原理，提出了采用激光标准模拟靶的检测方法。根据激光标准模拟靶漫反射率的测量方法及结果，应用数理统计方法和误差理论，建立了激光标准模拟靶的测量误差模型，估算了激光标准模拟靶的检测量精度，现激光标准模拟靶已成功用于激光监测系统的验收。试验结果表明，激光标准模拟靶检测精度高，是一种经济实用、操作性好的新方法。