大面积衍射光栅的研制一直是研究的重大课题之一，同时大面积衍射光栅的制作以及获取是光栅研制的一个技术难点，啁啾脉冲放大（CPA）技术的出现更加加剧了对米级光栅的需求。由于大口径光栅制造技术难实现和经济代价高昂的限制，因此采用拼接的方法增大光栅的尺寸成为公认的经济有效的途径。详细介绍了光栅拼接的理论研究，并在此理论指导下，重点介绍了光栅拼接的实验研究，这些研究包括拼接误差检测准直、拼接误差精密调整以及光栅稳定性控制研究。

利用偏振复用四相相移键控(PM-QPSK)调制技术和相干检测技术，实现40/100 Gb/s光模块的长距离传输。基于相干检测的偏振复用四相相移键控调制格式是40/100 Gb/s长距离传输的主要研究方向，与直接检测系统相比，相干检测具有更高的频谱效率。现有的相干检测是基于高速模数转换器（ADC）的快速发展，ADC对混频后的基带信号采样，通过数字信号处理（DSP）芯片数字均衡的方式完成相干接收。数字信号处理芯片数字均衡的方式可以实现定时恢复、信号恢复、偏振和偏振模色散(PMD)跟踪，以及色散补偿。

为解决差错反向传输神经网络在透明可重构光网络光性能监测中精度不足的问题，提出一种基于优化的径向基函数人工神经网络的光性能监测方案。在该方案中，以信号眼图参数为网络输入，以光信噪比、色散和偏振模色散为网络输出；采用二进制与十进制相结合编码的递阶粒子群方法，用适应度函数引导粒子向小规模和小误差方向运动，进行神经网络的结构与参数自适应优化；分别以不同光信噪比，不同色散和偏振模色散水平仿真信道中传输速率为40 Gb/s差分相移键控仿真信号，进行网络训练和测试，并将测试结果与相同情形下基于差错反向传输法神经网络的光性能监测结果进行比较。结果表明，所提方案在保有人工神经网络方案优点的基础上，有着更好的监测精度。

利用双光路加参考臂的方法设计了运用于强度解调型非本征法布里-珀罗腔光纤传感器的新型光电转换卡，以有效地抑制或消除光源和光路中其他有源及无源器件的不稳定性对传感器精度和稳定性的负面影响。在26 ℃～28 ℃的环境温度条件下，设计的光电转换卡短期不稳定性不大于0.0702%，测量精度好于0.1%。

利用弱反射光栅低反射率的特性，提出了基于全同弱布拉格反射光栅的分布式光纤传感方案。采用 “光波长时域反射”解调技术，进行定位和解调，实现高密集度的准分布式传感。从理论上分析了光纤光栅反射率、光栅单元间隔以及传输损耗等对传感系统复用容量的影响。结果表明，这种方法可以有效提高光栅传感系统的复用容量，并降低信号解调成本。实验验证了该方案的可行性，系统复用了4个反射率为6%的光纤布拉格光栅(FBG)，实现了单点、多点测量，温度测量的分辨力达到0.12 ℃。

采用全矢量平面波方法，以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基材，对椭圆孔聚合物光子晶体光纤的偏振特性和传输性质进行了研究。结果表明，椭圆孔聚合物光子晶体光纤的双折射是由于包层的不对称性引起的全局双折射。椭圆率η愈大，其基模双折射愈强，在η=3.0时，双折射最高可达5.312×10－2，比普通光纤的模式双折射10-5高出3个数量级。零走离点对应的波长也比普通保偏光纤长，随着椭圆率的增大，走离曲线将向长波长方向移位，零走离点发生红移。零走离点的出现，将有效地抑制一阶偏振模色散。

提出了一种基于加速阻尼Richardson-Lucy(ADRL)算法的湍流退化图像盲复原方法，称为ADRL-IBD方法。在阻尼Richardson-Lucy算法的基础上，引入二阶矢量外推加速技术对其进行加速，形成ADRL算法，并将该算法应用到迭代盲目反卷积（IBD）算法中。使用长曝光大气湍流光学传递函数的物理模型或根据观测图像来获取初始的点扩展函数（PSF），利用阈值分割技术获取图像目标的可靠支持域，在每一次迭代中，对图像施加支持域约束。模拟图像和实际湍流退化图像复原结果表明，基于Richardson-Lucy算法的IBD算法要优于基于Wiener滤波的IBD算法，并且ADRL-IBD算法具有较强的抗噪性，与RL-IBD算法相比，收敛速度更快，复原结果更好。

基于菲涅耳波带板(FZP)扫描的光学成像是主动式非传统成像技术，通过二维光学扫描实现对目标的三维高分辨率成像。阐述了目前几种不同类型的菲涅耳波带板扫描成像系统的原理、结构、性能，分析了国内外的研究现状和应用前景。

通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据，得到了利用点云数据构建三维模型的技术、方法和流程。介绍了利用地面三维激光扫描仪获取点云数据的过程以及结合RiSCAN PRO软件和Geomagic Studio软件进行建模的方法。对原始测量的点云数据进行处理（去除噪声，平滑，对多站点数据做拼接配准，提取目标建筑物等）得到正确和完整的目标建筑物的表面信息，然后构建三角网建立它的三维表面模型，最后通过所拍的照片进行纹理映射得到真实的三维模型。实验结果表明，利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的点云数据，实现对建筑物快速三维可视化建模。

电弧放电伴随着紫外光辐射，通过探测放电辐射强度可预测其对用电设备的危害程度。分析了电弧的产生机理及特征，依据电弧数学模型，探讨弧光辐射的检测方法，对针状物及金属物断裂处引起的放电脉冲特性进行研究与测试。采用通道型光电倍增管构建探测系统，对放电弧光进行捕获，测量不同距离处紫外光辐射的强度，作为判断电弧放电程度依据，说明导光、滤光对提高探测效果的作用。实验表明, 该系统灵敏度高、线性度好，能实现微弱紫外光探测在线监测。

检测分析了工作环境中氟化氘(DF)化学激光器尾气中的有毒成分浓度。应用高斯烟气扩散正态方程模式，建立了实验条件下的气体扩散理论模型，计算不同风速下的尾气浓度，根据污染物的浓度时空分布，选定采样点。制定了大气中微量氟含量的采样测定方法，在激光器不同出光条件下采集不同工作区域的大气进行测定，对实验数据进行了分析，并与国家标准进行比对。结果表明，DF激光器尾气排入大气中后，有毒成分在工作环境中有一定的残留，但浓度均在允许的安全范围内。

在传统光学加工过程中产生的亚表面损伤(SSD)会降低光学元件的使用性能和寿命，需要对其亚表面损伤进行检测从而在加工过程中加以控制。从破坏性和非破坏性检测方法两方面概括性地分析了光学元件亚表面损伤的检测技术，对各种检测方法进行了分析和讨论，并指出了各种方法的优缺点。指出了国内的亚表面损伤检测技术与国际先进水平相比存在的差距，并分析了亚表面损伤检测技术的发展趋势。

在窄线宽激光器的应用领域中，激光频率稳定度是一个极其重要的指标参数，表征频率稳定的程度。基于被动稳频和主动稳频技术的实质区别——有无稳定的频率参考，主要针对主动稳频技术综述了激光稳频技术的国内外研究进展，包括：根据选用频率标准的不同进行分类；分析了常用的激光稳频技术的原理及达到不同稳频精度的原因；根据国内外关于主动稳频技术的研究报道，将其优缺点进行比较分析。经过反复对比，相位调制光外差(PDH)稳频技术具有明显的优势，可以得到极高的频率稳定度。

使用ABCD矩阵方法，考虑矩阵元素均为复数的情况，同时将光束质量因子M2和介质中的光束传输考虑在内，基于Visual Basic可视化编程语言，开发出通用的激光谐振腔和光束传输分析设计软件。该软件可分析设计稳定驻波腔、稳定行波腔、非稳驻波腔、非稳行波腔、相位共轭腔、光束传输变换等。使用该软件可以方便地任意增减元件，进行多种光学元件组合选取，分析倾斜放置元件引起的子午面和弧矢面内光束参数的异同，以及进行热透镜、距离容差等参数的优化分析与设计。谐振腔稳定条件、光束传输等参数可以通过数据表格、文本、图形显示或以文件的方式输出。

为提高屈光手术中准分子激光的能量利用率和光斑均匀性，设计了一套由双排透镜阵列和会聚透镜组成的准分子激光光束整形与匀光系统。借助近轴光学计算发现，通过调节双排透镜阵列的间距可以改变聚焦光斑的尺寸，通过调节透镜阵列与会聚透镜之间的距离可以改变光学系统的整体长度而不影响聚焦光斑的形态。利用光线追迹方法对该系统进行了模拟分析，在会聚透镜像方焦平面上获得了呈均匀分布的方形聚焦光斑，并给出了聚焦光斑尺寸随双排阵列透镜间距的变化过程。分析了接收面离焦对光斑尺寸和能量分布产生的影响，指出所设计的光束整形与匀光系统可以满足准分子激光屈光手术对激光光斑质量的要求。

对大口径KDP晶体的夹持方式以及夹持对面形的影响进行了研究。利用ANSYS建立KDP晶体侧面和正面夹持的有限元模型。研究了侧面均布荷载、侧面均匀及非均匀两点荷载作用时KDP晶体面形，得出了总荷载大小是影响晶体面形的关键因素。讨论了理想状态和实际状态下KDP晶体正面夹持面形，得出了元件表面平面度是影响晶体夹持面形主要因素。通过分析和计算，找到了降低元件平面加工精度对晶体正面夹持面形影响的理论技术方案。

随着光通信朝着高速、高带宽和大容量方向发展，开发高性能的光通信用器件并减小器件的体积以降低成本变得越来越重要。电吸收调制激光器（EML）具有体积小、啁啾效应小、驱动电压低和弛豫振荡频率高等优点，成为当前国内外长距离、高速光通信系统的理想光源。然而，EML对温度非常敏感，温度的微弱变化都会影响其工作的稳定性。因此，如何使激光器输出恒定波长和稳定功率的光并延长使用寿命是一项技术难题。介绍了目前研究开发的小型化带制冷电吸收调制激光器所采用的制冷技术和两种主要器件封装技术，就带制冷EML未来的发展方向做出了展望。

以现代激光工业制造为应用背景，探讨激光光束光斑质量诊断技术的发展。从光束束宽的定义出发，对比了两种束宽定义方法的不同，阐述了光束质量诊断与光束束宽定义之间的关系。依据国家和国际标准，研究了光束束宽、束散角测量和计算方法的发展，以基于空心探针原理的光束光斑质量诊断技术及设备为重点研究内容，介绍了基于实测目的的测量方法。分析结果表明，以包含功率（或能量）占总功率百分比定义的束宽为基础，基于空心探针原理的激光光束光斑质量诊断技术结合双曲线拟合方法计算，能够更好地反映激光束的传输和聚焦性能，诠释激光制造系统的制造能力。

阐述了现代战争中广泛使用的激光干扰技术的分类和发展现状，分析了各种干扰技术的发展趋势，介绍了各种激光干扰技术的性能与技术特点，重点分析了激光角度欺骗干扰的功能、干扰机理及在试验实施中的若干关键技术问题。提出了一种激光角度欺骗干扰装备对激光半主动制导**的干扰效果半实物仿真评估方法，分析了半实物仿真试验系统的功能组成及存在的主要技术问题，据此指出了激光欺骗干扰装备靶场试验的发展方向。

激光成形技术的最大难点在于要制作出满足预定形状及尺寸要求的工件。针对板材直线单曲面预定形状，提出了基于等弦长准则算法，在给定形状误差下，把扫描路径按照等弦长与不同弯曲角度的方式进行规划。基于这种算法需求，试验研究了激光线能量、扫描次数等激光工艺参数与弯曲角度的关系。在实验过程中，构造了实时监测系统对弯曲角度进行测量。结果表明，在一定的参数范围内，激光线能量、扫描次数均与弯曲角度呈现较好的线性关系。按照规划好的扫描路径进行试验，验证了基于这种算法规划扫描路径方法的可行性。

概述了自相似孤子光纤激光器研究的最新理论分析和实验结果。论述了由于增益色散的存在，光纤激光器的动力学机制描述和数值计算的理论基础必须用偶合的金斯堡朗道方程（CGLE），而不是广义非线性薛定谔方程（NLSE）。细致地描述了色散管理孤子光纤激光器、耗散孤子光纤激光器、亮暗孤子光纤激光器、矢量孤子光纤激光器和孤子自相似子光纤激光器的脉冲演化特性、锁模方式和脉冲啁啾补偿的基本方法及其研究进展。并在此基础上着重讨论了自相似脉冲光纤激光器的原理，指出自相似脉冲光纤激光器的应用前景以及目前研究中有待解决的问题。

目前用入射光束束宽等于出射光束束宽时对应的功率为空间孤子临界功率的方法，寻找到的功率通常不是唯一的，甚至大部分是形成呼吸子的功率。通过分析束宽随入射功率的变化曲线(W-P曲线)，提出在W-P曲线的束宽变化的转折区域来寻找孤子临界功率的理论。用此理论拟合了实验测得的铅玻璃中出射束宽随入射功率变化的数据，准确地得到了铅玻璃中形成孤子的临界功率。

介绍了基于非线性光学参变过程产生和放大中红外可调谐超短激光脉冲的主要方法，比较了参变振荡、差频产生、光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大等4种产生与放大方法的技术特点，重点评述了最近10年来国内外利用光学参变放大和啁啾脉冲光学参变放大实现大增益宽带和高峰值功率输出的最新进展。探讨了获得更高能量/功率和更短脉冲(更大带宽) 中红外激光输出的关键问题和技术瓶颈及其解决途径。

从光纤中非线性薛定谔方程出发，采用分步傅里叶算法数值模拟了具有高斯型连续谱的光脉冲扰动下连续波在光纤中的波形和频谱演化。结果表明，在光纤负色散区，由于调制不稳定性，该脉冲扰动下的连续波也可能像正弦波扰动下的那样演化成高重复率超短脉冲串，但构成脉冲串的各脉冲并不像正弦波扰动时那样等宽、等高、等间距。当孤子参数太小或在正色散区时，则不能形成脉冲串，只能形成衰减的振荡结构。随着孤子参数的不同，超短脉冲串及振荡结构的特点也会不同。这些演化规律与传统正弦光扰动连续波及高斯光脉冲的情形明显不同。

利用光瞳滤波器来改变光在焦斑处的分布，是实现光学超分辨的一种有效途径。设计了一种基于贝塞尔（Bessel）函数的振幅型超分辨光瞳滤波器。详细分析了此种类型的两区型、三区型和四区型光瞳滤波器的主瓣半径尺寸比G、斯特雷尔比S和最高旁瓣强度比M等性能参量。通过计算表明，基于贝塞尔函数的振幅型光瞳滤波器具有超分辨能力。

超光滑表面在现代光学领域的应用愈来愈广泛，相应的超光滑表面加工技术也就成为超精密加工技术的重要组成部分。介绍了超光滑表面的特点，对其加工技术进行了分类比较，认为非接触式加工方式是获得超光滑表面的理想方法。对国内外现有超光滑表面加工技术的发展进行了归纳总结，详细阐述了各种技术的加工原理、加工精度及应用范围等。指出了国内超光滑表面加工技术与国际先进水平相比存在的差距，并分析了超光滑表面加工技术的发展趋势。

超短超强激光与等离子体相互作用中产生的高能质子在激光惯性约束核聚变、新型台面质子加速器以及医学等研究领域已成为广泛关注的热点。超强激光与等离子体相互作用中密度标长对超热电子或高能质子加速影响很大，所以为了确定超热电子或高能质子的加速机制，需要确定等离子体的密度标长。利用粒子模型(PIC)法得到的模拟结果研究了超强激光与等离子体相互作用中高能质子产生的物理机制以及前表面等离子体密度标长对超热电子或高能质子加速的影响。