在自适应光学系统设计和搭建过程中，一个关键的设计考虑因素就是倾斜镜的带宽，即Tyler频率。提出了一种根据实测的湍流整体倾斜功率谱直接计算Tyler频率的方法。首先利用Shack-Hartmann波前探测器，测量了水平湍流倾斜像差的功率谱，然后以一个衍射角为截止均方根残差，确定出Tyler频率。在实验所处的湍流条件下，水平湍流倾斜功率谱在高频部分与频率的-2次方成正比，与理论预言的-11/3次方成正比存在差异。还获得了Tyler频率的昼夜变化规律：在夜晚和清晨，水平湍流的Tyler频率变化缓慢，在实验所处的湍流条件下其值一般小于4 Hz；在白天波动剧烈，实验测得其值最大可达到约20 Hz。因此，对处于该湍流条件下的自适应光学系统，其倾斜镜的带宽需达到20 Hz以上。

以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT或PMNT)(PMN-xPT, 或PMN-PT)为代表的弛豫铁电单晶具有非常高的热释电系数、比较低的热扩散系数、比较稳定的化学性能，是一种综合性能优异的热释电材料。利用弛豫铁电单晶可以制备出高性能的红外光传感器，针对用这种新型热释电材料制成的红外光传感器，研究了相关的读出电路，探索了抑制读出电路噪声的方法，研制出了8通道的微弱电流读取电路。

提出并设计了一种适合低阈值中红外超连续谱产生的新型微结构光纤。采用多极法对光纤的传输常数和模场分布进行计算。计算结果表明，光纤在中红外波段具有极高的非线性系数、平坦的色散曲线、极低的模式限制损耗以及良好的单模传输特性，在2.2 μm和3.32 μm处分别有一个零色散点。采用分步傅里叶的数值模拟方法，研究了光纤中超连续谱的产生。通过合理调节抽运脉冲的波长、脉宽和峰值功率，发现在2.5 μm处抽运脉宽为100 fs，峰值功率为100 W的脉冲，通过0.1 m长的光纤后，能产生1.5～5.5 μm波段的中红外超连续谱，而单个抽运脉冲能量只有10 pJ。孤子自频移和色散波放大是光纤中超连续谱产生的主要原因。

对基于多重分数傅里叶变换(FrFT)的三维(3D)物场计算全息图进行光电再现实验研究。根据分数阶与衍射距离的关系，对不同物面分别设置不同的分数阶，分别计算得到各层物面在全息面的复振幅并进行叠加，对其进行编码分别得到分数傅里叶变换振幅型全息图和相息图。同时在计算3D物场的全息图时，在物波面加入不同的随机相位因子，得到3D物场的序列全息图，实现对再现影像中散斑噪声的抑制。构建了基于相位型液晶空间光调制器的全息光电再现系统，对单幅全息图和序列全息图的光电再现像的散斑指数、互相关系数进行分析。实验结果表明,通过计算3D物场的分数傅里叶变换序列相息图，可有效地抑制3D物场全息光电再现时的共轭像和散斑噪声，提高再现像的质量。

线扩展函数测试是光学成像系统成像质量评价中最重要的一部分，线扩展函数测量精度的高低直接影响到系统调制传递函数(MTF)曲线的测量精度。为了提高线扩展函数的测量精度，提出了一种基于几何投影的线扩展函数测试算法。从算法的原理分析入手，通过感兴趣区域(ROI)截取、狭缝确认及投影计算，拟合得到线扩展函数曲线。用中波红外探测器对黑体背景下的狭缝成像来对算法进行验证，与传统横狭缝测线扩展函数的方法进行对比，分析非均匀性噪声对测量结果的影响，最后对算法的误差来源进行了分析。结果表明，本算法提高了线扩展函数的测量精度，影响测量误差的主要因素是成像系统的信噪比。

基于法布里珀罗(F-P)腔理论建立了一种简单有效的硅绝缘体(SOI)光波导损耗测量方法。该方法采用端面耦合，通过测试波导反射功率谱并利用傅里叶频谱信息，完成波导损耗的测量。推导中指出了无法直接利用反射谱F-P峰峰谷值求解损耗的限制因素。应用该方法实现了对刻蚀深度为750 nm和宽度为1200 nm的SOI脊形波导损耗的测量，表明该测量方法能够对小尺寸、低损耗波导实现较高精度的损耗测量。

利用激光光镊拉曼光谱系统,测定健康者红细胞(RBC)和心律失常患者红细胞的拉曼光谱,对健康者红细胞与心律失常患者红细胞的拉曼光谱进行了比较,发现心律失常患者红细胞的部分谱线整体强度有所减弱,部分谱线发生了频移；另外,低强度He-Ne激光对心律失常患者红细胞也存在一定的影响。根据拉曼光谱差异性,进一步探讨其红细胞内容物的改变情况及其变化机理,了解心律失常患者红细胞中分子结构、构象、组成的变化,从分子水平探讨心律失常患者的发病机制。

为了实现对甘油光透明效果的定量描述，引入组织仿体模拟皮肤的光学参数，分别利用双积分球系统及近红外光谱仪对含有不同浓度甘油的皮肤仿体的光学特性进行测量，研究甘油浓度变化对皮肤仿体光透明效果的影响。结果表明，在632.8 nm处随甘油浓度的增加皮肤仿体的散射系数降低，光穿透深度也得到提高，最大能提高48.76%；同时，皮肤仿体在近红外波段的透射能量也随着甘油浓度的增加而增大，即总衰减系数降低，从而表明利用皮肤仿体可描述甘油引起的光透明效果与甘油浓度变化的定量关系。

应用拉曼成像技术检测单个人体肝癌细胞，获得了单个肝癌细胞微区的拉曼光谱图谱，同时计算出786, 1450和1658 cm-1等特征峰的峰面积，这些特征峰分别归属于DNA，脂类和蛋白质，根据归一化后的数值在相应的细胞扫描位置成像，重构出这些物质的拉曼特征峰在肝癌细胞中的分布图。结果表明，应用这种方法可以很明确地看到DNA,脂类及蛋白质特征峰在细胞中的分布情况，通过荧光染色验证了成像系统的可靠性。因此，可以通过特征峰的成像图确定物质在细胞中的微区分布情况，为拉曼方法检测和诊断肝癌提供了可靠的依据。

根据非成像光学原理，提出了基于经纬划分和切面迭代的自由曲面求解方法。先在三维坐标系中建立自由曲面与目标面的相对位置模型，并对自由曲面沿经纬方向角度均分；再根据自由曲面各经纬带上能量与目标面各微带上能量对应相等，实现目标面网格划分并求得与自由曲面各网格对应的目标节点坐标；选取自由曲面初始网格节点，利用Snell方程和切面迭代法，沿经纬方向分别求解，得自由曲面各节点坐标，即可拟合成所求自由曲面。对用该方法设计的LED透镜进行模拟，结果表明对于目标面为轴对称区域的均匀照明，该方法可快速精确地获得对应的光学系统，使得LED光源能够广泛应用于道路照明系统中。

设计一种用于交通监控系统的宽波段大孔径光学成像镜头,利用红外光的“大气窗口”，可在黑暗中或能见度不佳的环境中得到清晰的图像。为了对近红外光与可见光成像，采用CCD作为图像传感器，选用的CCD像元尺寸为4.65 μm，其分辨率极限为110 lp/mm。镜头的F数为1.6，视场角为16.8°，中心波长为880 nm的近红外光，工作波段为400～1000 nm。通过计算光学镜头的参数，选用松纳型作为镜头初始结构，通过软件优化，在110 lp/mm空间频率处所有视场的调制传递函数(MTF)值超过0.3，最大畸变小于0.1%。

应用全量子理论，通过求解系统的海森堡方程，研究了双模压缩相干态光场与二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统中原子激光的压缩效应，讨论了原子-光场耦合系数，原子间相互作用强度对压缩频率、压缩深度的影响。结果表明，原子激光两个正交分量周期性地被压缩，压缩持续时间依赖于原子-光场耦合系数和原子间相互作用强度；最大压缩深度依赖于原子间相互作用强度和光场初始压缩因子。

针对转动拉曼测温激光雷达数据采集系统中光子计数卡各通道阈值及延时之间的误差，结合光子计数卡的工作原理以及方波信号幅值电压的波动性，构建阈值测量系统，以方波信号作为通道的输入，通过调整阈值电压设定值，使计数值达到最大的方法对通道的阈值误差进行了测量，并对其进行了曲线拟合。构建延时测量系统，测量各通道之间的延时差，并提出了对其进行补偿的方案。对阈值误差测量数据及拟合结果进行了分析，分析结果表明通过拟合曲线对各通道阈值电压进行设定，可更快地设置所要求的阈值电压。对延时差的补偿可以使温度分布廓线定位精度提高约10 m。

线性调频连续波激光雷达在光电器件响应速度有限的条件下，要满足较高的距离分辨率的测量要求，就需要比同体制微波雷达大得多的相对带宽。这就导致线性调频连续波微波雷达的距离与速度去耦合方法不能被直接应用。针对探测近距高速运动目标和实时性高的要求，根据激光雷达目标回波的特点，提出了一种快速线性调频信号参数估计方法，利用均匀分成两段的中频信号的傅里叶变换来获取目标的距离与速度信息。在目标距离50 m，速度1000 m/s，中频信噪比为0的仿真条件下，雷达测距误差小于15 mm，测速误差小于10 m/s。仿真实验表明，该方法具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力。

根据米氏(Mie)理论，计算了多分散球形气溶胶粒子的单次散射特性。粒子的尺寸分布为伽马分布，有效半径分别为5.56，7和11 μm，分析了0.4～100 μm光谱范围内气溶胶粒子的平均消光系数、平均散射系数、单次散射反照率、不对称因子以及相矩阵与粒子的尺寸参数以及折射率的关系。结果表明，在可见光波段，粒子的有效半径对粒子的散射特性影响较小，在更长的波段上其影响较大；单次散射反照率在可见光范围内近似为1，随波长的变化和水滴折射率虚部随波长的变化曲线正好相反，这说明影响其大小的主要因素为粒子的折射率，即虚部越大则反照率越小；且极化率对粒子的尺寸比相函数更敏感。

液体水是一种极性液体，对太赫兹波有很强的吸收。土壤含水量的细微变化，会影响透射太赫兹波的特性。建立了一种基于时域太赫兹透射谱的土壤含水量测量方法。提出了土壤太赫兹参数的概念，给出了土壤含水量的计算公式。利用太赫兹时域频谱系统，对土壤样品进行了大量的测量，初步给出了土壤太赫兹参数的数值。通过对比该方法与称重法得到的含水量，表明其准确可行。

采用电子束蒸发和阳极氧化法，在B207光学玻璃基底上制备出了孔径大小可调、孔隙率可调的多孔氧化铝光学薄膜。用扫描电子显微镜(SEM)和分光光度计分别表征了薄膜的形貌和透射率。结果表明,电子束蒸发的铝膜表面质量比电抛光的铝箔表面质量差；与一次氧化法相比，二次氧化法可以显著提高膜的表面质量；与硫酸和草酸电解液相比，在磷酸电解液中制备的多孔氧化铝薄膜具有较大的孔径，更高的孔隙率；退火有利于多孔氧化铝薄膜透射率的提高。

提出了一种用于背光模组的三基色微细导光管的设计方案。该导光管结构可取代传统的线光源冷阴极荧光灯管(CCFL)，并保留其导光板设计成熟的优点，在保证环保、提高对比度的同时将色域提高150%。对三基色微细导光管在光学软件中进行建模，并理论推导能够均光的网点半径排布规律，将该微细导光管与三基色LED光源相结合实现时间混色，省略彩色滤光片，提高光能利用率及空间分辨率。模拟实验表明，该微细导光管的光能利用率达66%以上，亮度均匀性达95%。取代CCFL后结合时间混色技术实现色序法显示，该新型背光源的总体光透过率为12%，较传统的CCFL背光源光透过率提高一倍以上。

在碱性催化条件下正硅酸乙酯的溶胶体系中，引入二甲基甲酰胺(DMF)进行原位共溶胶凝胶，并结合常压干燥工艺制备多孔SiO2增透薄膜。利用Netzsch热分析仪研究了干凝胶在干燥过程中的热稳定性、用扫描电子显微镜（SEM）对样品薄膜的形态结构进行了表征，用分光光度计考察了DMF对膜层增透性能的影响。实验结果表明，DMF能有效防止凝胶的开裂，抑制颗粒团簇的产生，使胶粒聚联成大的网络结构，提高了成膜性能；DMF的加入能提高薄膜的透射率，使膜层在300~1000 nm范围内透射率达99%以上。