由增益开关半导体激光器和相应的注入锁定技术、脉冲压缩与整形技术、脉冲放大技术组成的激光系统可以产生高质量的皮秒级脉冲输出。近些年，相关技术领域新的研究进展使其产生的超短脉冲激光具有更高的输出功率、更窄的脉宽、更高的脉冲质量以及更灵活的可调谐性能，并因而得到更广泛的应用。对几方面技术最新的研究进展做了综述，总结了超短脉冲增益开关半导体激光系统的新应用，为其将来的研究提供参考。

全息打印技术具有立体影像效果好及制作灵活性好等特点，在现代生活、商业和**等领域具有广泛的应用前景和重要价值。阐述了全息打印技术的原理、方法及技术研究现状。重点从打印系统的光路特点等方面对现有全息打印技术进行归纳和分析，并对全息打印技术今后的发展趋势进行了展望。

在分析激光投影、激光线扫描和激光点扫描三类显示技术的原理、特点及光源需求的基础上，对几种常见的激光显示用光源进行了性能比较，讨论了其关键技术及存在的问题。重点探讨了掺镨(Pr3+)氟化物可见光光纤激光器的研究现状和发展趋势以及其作为激光显示引擎的可行性。由于掺镨氟化物光纤激光器具有宽带可调谐特性，可以通过选择红绿蓝(RGB)三基色的波长使激光显示色域最大化，从而提高激光显示系统的色彩表现力。

飞秒激光在强场激光物理、超快化学动力学、微结构材料科学和生命科学等不同领域有着广泛应用。Yb:KGW晶体以其优异的综合性能适于作为飞秒激光器的增益介质，因此研究Yb:KGW飞秒激光器具有重要意义。自2000年瑞士研制出世界第一台被动锁模Yb:KGW飞秒激光器以来，国内外多家机构开展了Yb:KGW飞秒激光器的研究。主要报道了国内外Yb:KGW飞秒激光器的最新进展。目前能实现的最短脉冲宽度是100 fs，与理论值的47 fs还有一定的差距。

针对分形海面模型的功率谱在空间波数小于基波波数时不能满足正幂率的问题，提出了一种统计模型和归一化带限Weierstrass-Mandelbrot分形模型相结合的二维海面模型，并比较了3种模型的海面轮廓。在满足基尔霍夫近似的条件下推导了改进模型电磁散射系数的闭合解。对统计模型、经典分形模型和改进分形模型的非相干散射强度系数的角分布进行了比较，具体分析了在微波波段内不同入射频率和风速下改进模型非相干散射强度系数的情况。分析结果表明，相比其它两种经典模型，改进模型的海面形状具有大尺度涌浪和小尺度张力波的特性，并且其的电磁散射情况更符合海面的实际情况。

大气湍流效应会导致自由空间光通信(FSO)系统链路性能恶化。研究了在自由空间光通信中采用正交频分复用（OFDM）调制技术，分析了采用OFDM调制的自由空间光通信系统在Gamma-Gamma大气湍流信道下的误码率性能。比较了不同大气湍流强度下，采用开关键控(OOK)调制系统和OFDM调制系统的误码率。仿真结果表明，随着湍流强度加强，OOK调制系统和OFDM调制系统性能都在不断恶化，不同湍流强度下，16QAM-OFDM系统比4QAM-OFDM系统误码率更大, 4QAM-OFDM系统性能优于OOK调制系统。

为了解决超高分辨率CCD成像系统焦平面测光时间过长的问题，提出了一种焦平面测光的加速方法。该方法使用像素合并技术提高像素读取速度，将当前积分时间和系统最小积分时间的比值作为像素合并的行数，使用成像系统的最小积分时间成像，读出合并图像并计算其灰度直方图和灰度均值，为后续自动曝光算法提供依据。该方法在对积分时间和像素读出时间显著压缩的同时不影响图像平均灰度和直方图分布的获取。经实验，该方法可将测光时间缩短到一般情况的30%以下，可广泛应用在超高分辨率CCD成像系统的焦平面测光过程中，以此来提高自动曝光控制的速度。

近年来，对地声信号的探测技术在石油天然气勘探、地面和近海岸安全警界、海洋远距离目标探测和地下管道监测等领域得到飞速发展。为实现对低频地声信号的高品质探测，设计了一种双光栅对称推挽式结构的光纤布拉格光栅地听器，进行了结构理论、仿真分析、优化设计和三维结构扩展的研究。结果表明，该结构地听器具有较高的灵敏度，可达765.6 pm/g；在1~120 Hz之间，灵敏度动态响应特性良好；具有温度自补偿功能和较好的方向性；能够方便的扩展到三维结构；具有较好的对低频地声信号探测性能力。

为满足光模块产品低成本、高链路容量的发展需求，提出了一种紧凑型小型化可热插拔(CSFP)光收发模块的设计方案及测试方法。简要说明了CSFP的应用背景，并详细论述了CSFP中的光电集成技术及其优势，针对模块发送、接收及控制等关键电路提出了符合CSFP MSA协议的模块设计方案，并根据此设计方案制作了样品模块，通过测试和分析其性能参数，证实了方案的可行性，为实际的产品化生产提供了参考，达到了预期目标。

基于光传播的角谱理论和抽样定理，讨论了给定抽样频率下同轴数字全息图的记录条件以及所适合的物体尺寸。CCD面阵尺寸、像素单元尺寸和间距限制了物体尺寸和全息图的记录距离。只有在满足抽样条件下所记录到的数字全息图才可能包含物体的三维信息。导出了用已知参数的CCD记录数字全息图时的适用范围。

为实现非球面元件表面面形的高精度检测，提出并设计了一种兼具相位补偿、装调计算全息图(CGH)和待测非球面的多功能计算全息图。多功能计算全息图由主全息、对准全息和基准全息3部分组成。介绍了各部分的工作原理及其设计方法，比较了辅助全息装调方法和普通装调方法的优劣，并给出了检测Φ187.72 mm、F数为1.71的凹非球面镜的计算全息设计实例，分析了影响全息检测精度的各项误差源，计算得出所设计的计算全息的检测精度可达4.75 nm，实现了非球面元件面形的高精度检测。

分析了激光对CCD探测器的干扰损伤机理及损伤图像的特点，总结了常用图像质量评价流程，分析了激光干扰图像质量评价要考虑的因素。通过实验对采集的连续两帧激光干扰图像运用客观质量评价方法进行评价，得到了误差、信噪比及相似度的评价结果。实验结果表明对于两帧连续采集的激光干扰图像，其干扰效果差别不明显，这与主观质量评价结果是一致的，表现为其原始图像、差值图像及直方图没有明显变化，两帧图像误差评价结果均小于0.058%，峰值信噪比参数(PSNR)为51.0793 dB，相似度评价参数相关系数为0.9999。针对两幅图像差别细微的特点，采用小波变换的方法提取了差值图像的水平、垂直、近似及对角线等细节分量，结果表明对差值图像进行小波变换所得结果可以较好地体现原始图像的细节信息。

利用CMOS相机而非常规光电探测器来获取平面信息能够提高抗电磁干扰能力以及测量精度。提出3种算法来提取中心条纹，并通过设计低相干杨氏干涉仪对3种算法进行了实验比较。结果显示面积比较法最有效，能够准确标记中心条纹。此外，它还适用于实时信息显示系统。

X射线光栅成像技术可以利用传统X射线机在一次成像中同时获取被检测体的衰减、相衬与暗场信息。介绍了当前X射线光栅成像的基本原理与系统结构,分析了同一成像传感器在同一时空场景下获取的三种信息的各自特性以及相互之间的影响与相关特性，利用基于小波变换的图像融合方法对衰减、相衬与暗场信息进行融合。对Pfeiffer等的原始实验数据的仿真验证表明：合理的图像融合技术可以实现对同时包含有多种轻、重元素物质在内的大动态范围高分辨率一次性单图成像检测。

针对目前毫米波被动成像的图像分辨率很低的问题，提出了一种新的有效的超分辨率算法。通过改进维纳滤波方法，对毫米波图像进行低频分量恢复，将得到的低频分量代替通带内频谱分量，充分利用了图像中的信息，使之具有自适应功能。将改进的维纳滤波的优点和正则最大实验概率(MAP)超分辨率算法外推高频分量的优点相结合，通过正则MAP算法迭代获得外推高频分量，对图像的傅里叶变换作频域校正，再求图像的逆变换，对其作进一步校正，逐次进行上述过程，直到达到提高图像的分辨率的目的。对提出新的自适应超分辨率算法进行了多次实验验证。结果表明，提出的新算法能够增强图像的分辨率，收敛速度快，峰值信噪比高，并且视觉效果优越于维纳滤波和正则MAP算法。实验结果证明了所提出方法的有效性。

根据实际应用中要求图像融合算法简单有效的要求，基于对可见光图像和红外图像特征的分析，提出了基于相位调制的图像融合算法。对可见光图像和红外图像按照通信原理中的相位调制方法进行相位调制，通过逆变换得到融合图像。实验结果表明，该算法在图像视觉效果、包含的信息量以及细节信息上都取得很好的效果，融合效果优于小波变换等算法。

介绍了环面形稀疏孔径的结构,根据光瞳函数推导出其调制传递函数(MTF)表达式。利用Matlab软件模拟了环面形稀疏孔径在不同内外径比值e下的MTF；应用Zemax光学设计软件设计环面形稀疏孔径结构实例，分析其MTF特性并与理论模拟结果进行了比较；以标准鉴别率板为目标物体，对环面形稀疏孔径进行成像模拟，评价其成像性能，并利用阶数连续可调的分数阶微分算子增强图像。结果表明：环面形稀疏孔径调制传递函数的截止频率取决于外径的大小；随着e值的增大，MTF曲线在低频区域变得更加陡峭，且成像图像峰值信噪比逐渐减小；利用分数阶微分算子对图像进行增强，图像在细节得到强化的同时更好地保留轮廓信息。

阐述了Golay3望远镜系统入射光瞳的结构与主镜F数的关系，通过入瞳函数推导出子镜具有倾斜误差的系统点扩展函数(PSF)和调制传递函数(MTF)表达形式，利用Matlab软件模拟了子镜倾斜误差对系统PSF和MTF的影响。利用Zemax软件设计了Golay3望远镜系统，通过对系统中子镜引入倾斜误差得到了系统的PSF和MTF并与上述理论模拟结果进行了比较。以标准鉴别率板为物体进行模拟成像，分析了倾斜误差对望远镜成像性能的影响。设计结果表明：理论模拟和实例设计的PSF和MTF对倾斜误差的反应一致且比较敏感；当倾斜误差引起的波面倾斜峰谷值变化达到一个波长时，PSF和MTF的主瓣和旁瓣均发生较明显的变化，变化的方向取决于引入倾斜误差的子镜位置；而当波面倾斜峰谷值变化超过一个波长时，PSF和MTF的变化趋势基本保持不变；成像结果表明随着水平方向上的子镜倾斜误差的增加，鉴别率板竖直方向上可分辨的最大线对数变化明显。

针对强散粒噪声背景下图像聚焦精度差的问题，对聚焦评价函数处理过程进行了深入的研究。在对常规图像系列进行实验的基础上，得出改进的拉普拉斯算子（SML）与拉普拉斯算子聚焦评价函数各方面性能较优。针对强散粒噪声图像，提出在中值滤波后，采用分水岭算法对滤波图像进行过分割处理，对分割的各小区域块，求取其均值，用均值代替各区域内像素灰度值，能较好地抑制噪声，再利用SML或拉普拉斯算子聚焦评价函数进行自动聚焦。实验表明，针对强散粒噪声图像提出的聚焦评价处理方法，其精度接近于非强散粒噪声图像系列，同时此算法具有较好的稳健性。

采用对离面位移敏感的单束激光照明散斑干涉光路，将数字散斑相关法和电子散斑干涉术结合起来测量物体的三维变形。在无参考光时采集一幅物体变形前的散斑图，加入参考光并实现散斑干涉，结合相移技术测量物体离面位移。去掉参考光再采集一幅物体变形后的散斑图。对物体变形前后的散斑图进行散斑相关运算，得到二维面内位移分量，实现三维变形测量。对三点弯曲梁进行了实验，结果表明，该方法可以测量变形场的三个位移分量，具有光路简单、易操作的优点。

指出传统噪声等效温差(NETD)测试中的不足之处；从噪声等效温差测试原理出发，推导测试中常用噪声等效温差公式；提出实验室条件下的精确测量方法，并对测试结果进行修正；对制冷型HgCdTe红外推扫系统采用不同波段、不同光学镜头组合测试噪声等效温差值，对测试得到4组数据进行对比分析。根据探测器本身温度响应特性及中波与长波波段的黑体辐射特性，从理论上解释了不同测试条件下噪声等效温差的测试结果差异；同时，实验结果表明同一波段，不同口径的噪声等效温差相差不大，而不同波段相同口径的噪声等效温差相差很大。实验结果同时证实了光学系统只有F数与噪声等效温差有关。

为了客观、定量地评价城市景观水体的表观质量，提出了一种基于反射光谱的水体表观质量的测量和评价方法。在光学暗室中，利用卤素灯模拟日光照明，使用光谱仪测量水体的反射率和反射光谱数据，定量研究水体反射率特征值与水体浊度的关系、反射光光谱与水体色度间的关系，进而综合浊度与色度与表观质量的定量关系，定义了水体表观质量品质因子的计算公式，从而实现了定量评价表观质量的目的。该方法综合考虑了水体的浊度和色度信息对表观质量的影响，并可避免环境、时间等因素对测量的影响。

测距系统作为汽车防撞技术的核心组成部分，需要具备良好的实时性和高度的准确性。比较目前应用于汽车领域的测距方法，重点介绍了机器视觉技术，并针对它响应速度慢的缺点，引入了激光技术进行辅助测距。通过采用激光照射在前方障碍物上形成的激光光斑作为系统的特征点，达到了快速定位障碍物的目的，显著地提高了系统的反应速度以及恶劣天气下的适用性。实验结果显示在精度和反应速度两方面都满足了测距系统的实时性要求。相对于传统机器视觉技术在测量精确度上有68%的提升，在反应速度方面有54%的提升。

通过实验探讨了一种基于反斯托克斯效应的红外激光纸币防伪新技术。在分析激光反斯托克斯荧光基本原理基础上，搭建了波长可调红外激光器测试纸币反斯托克斯荧光实验系统，完成分析最佳受激波长实验；基于980 nm红外激光辐射防伪窗口，利用数码相机对真假币完成成像对比实验。实验结果表明，激光辐照下，真币在640～670 nm、530～560 nm波段分别有受激辐射峰值，而假币没有；10、20、50、100元不同币值的纸币受激发的波长都相近；利用数码相机拍红外激光辐照的图像时，加上特定波段的滤光片可以很好地实现真假币的防伪识别。实验结果验证了基于反斯托克斯效应的红外激光纸币防伪技术是可行的，同时为验钞防伪系统提供了借鉴。

提出了一种将猫眼腔氦氖激光器与马赫曾德尔干涉仪相结合、通过模式叠加生成多种轴对称线偏振矢量光束的新方法。利用猫眼腔激光器获得了TEM00、TEM01、TEM10、TEM11、TEM20、TEM21、TEM30、TEM31等多种激光横模；利用马赫曾德尔干涉仪通过模式叠加获得了四种不同形式的轴对称线偏振矢量光束，其偏振级次和初始偏振方位角分别为(+1，0°)、(+1，-90°)、(-1，0°)和(-1,90°)；测量了生成光束经过线偏振片的强度分布，验证了生成光束的偏振分布特性。利用该方法可在同一系统上通过调制猫眼腔激光器生成多种形式的轴对称线偏振矢量光束，无需特殊光学元件，成本较低，操作简单。

观察新型光敏剂5氨基乙酰丙酸（ALA）介导的光动力学疗法（PDT）治疗Fischer 344大鼠9L胶质瘤的效果并探讨其作用机制。20只雄性Fischer 344大鼠颅内种植9L脑胶质瘤细胞后，随机分为对照组、PDT治疗组（40 J/cm2组、80 J/cm2组和120 J/cm2组）。接种9L细胞7天后治疗组接受相应的ALA-PDT治疗。治疗后第7天处死所有动物，通过Hematoxylin-Eosin(H-E)染色法检测颅内肿瘤的生长情况；利用免疫组化法检测肿瘤细胞的增殖活性（Ki67）和TUNEL 法测定肿瘤细胞的凋亡。结果表明利用不同能量的ALA-PDT治疗后大鼠的生存状态明显改善，脑胶质瘤的体积减小，其治疗效果在一定范围内随着能量的增大而增强，但80 J/cm2和120 J/cm2的治疗效果基本相同。通过对肿瘤细胞增殖和凋亡的检测发现，ALA-PDT对细胞的增殖无影响，但可诱导肿瘤细胞的凋亡。ALA-PDT通过诱导肿瘤细胞的凋亡可有效治疗脑胶质瘤。

简述用于无源光网络(PON)的平面光波回路(PLC)光电集成器件的3个关键技术，包括表面贴光子技术，半导体激光器(LD)、光电二极管探测器(PD)、光纤与波导的无源对准技术，非气密高可靠塑料封装。理论上分析了光纤与波导的耦合情况，通过仿真拟合曲线推断出了光纤与波导的z向偏移3 dB容差为70 μm，角度偏移3 dB容差在5°以内。对样品进行了测试，高温下灵敏度为(-30.7±0.3) dBm，常温下为(-31.3±0.2) dBm，低温下为(-31.2±0.2) dBm，常温下光功率为(2.0±0.5) dBm，眼图清晰无干扰，结果表明PLC光电集成器件具有良好的稳定性能。

变焦微透镜是一种新型的微光学元件，在诸多领域有着广阔的应用前景。基于折射率调控原理，提出了一种新型的可变双焦微透镜的实现方法。利用有限元方法，对可变双焦微透镜的调控全过程进行了数值模拟，具体包括电场空间分布、折射率空间分布以及光场空间分布。数值模拟表明，在不同调控电压下，可变双焦微透镜的焦点位置能够实现有效调控。这种微透镜具有结构简单、工艺制作简便、易于实现阵列型结构和易于与其它光子器件进行集成等特点，能够实现快速变焦调控，且不存在偏振依赖性。

为提高薄膜太阳能电池的性能，运用时域有限差分和粒子群优化算法，对薄膜太阳能电池金属纳米栅格的结构参数进行了优化设计。优化后，金属纳米栅格薄膜太阳能电池的短路电流与无金属纳米栅格太阳能电池相比提高了39%。对不同极化情况下电池光的吸收和量子效率的提高进行了分析，分析结果表明，经金属纳米栅格耦合进入吸收层的导波模、金属纳米栅格表面等离激元以及吸收层中的法布里珀罗共振导致了薄膜太阳能电池性能的提高。