基于参量振荡技术的太赫兹波源是得到可调谐太赫兹波的重要器件，它在安全检查、生物传感、医学诊断、半导体器件检测和质量控制等领域具有重要的应用。从非线性晶体材料特性、谐振腔结构、太赫兹波耦合输出方式、频率调谐方式和线宽控制方法等方面总结了国内外太赫兹参量振荡技术的实验与理论研究情况。对级联太赫兹波参量振荡过程在连续、脉冲和超短脉冲运转方式的研究现状进行了回顾。基于太赫兹参量振荡技术研究现状提出其未来的一些研究方向。随着光纤激光器等技术的发展和周期性极化晶体等材料性能的进一步提高，太赫兹参量振荡器将朝着更加高效化、小型化、实用化、易于操作携带的方向发展，并在其应用领域发挥越来越重要的作用。

生物样品折射率的空间变化导致了光学畸变的产生，这种畸变对于共聚焦显微镜观察厚的生物样品和活体体内组织成像是一种严重的限制。自适应光学(AO)技术是通过快速反应的变形镜使镜面发生形变来补偿像差，在共聚焦显微镜中应用自适应光学技术可以校正光学畸变，观察深层组织活动，进行活体成像和实时检测。详细分析了共聚焦显微镜中像差的来源及光学畸变的特点，讨论了目前在共聚焦显微镜中自适应光学校正的方案及研究现状，讨论了共聚焦显微镜中自适应光学的波前传感器、畸变测量和波前校正器，并探讨了目前超高分辨率显微成像技术的发展方向。

单模垂直腔面发射激光器(VCSEL)具有低功耗、小发散角、高调制带宽和易于二维集成等优点，在光互连、光存储、高速激光打印和长波通讯等方向有着很好的应用前景。调节VCSEL顶部和底部反射层的结构可以很容易地实现单纵模条件，然而要实现横向单模输出，就要同时对出射光加以横向限制。在VCSEL的顶部反射层刻蚀出二维光子晶体结构构成的光子晶体VCSEL实现了稳定的单横模激光输出。介绍了光子晶体VCSEL的基本结构、工作原理、研究进展和应用领域，并探讨了如何使光子晶体VCSEL获得更高的出光功率、控制激光偏振特性和减小发散角等问题。最后评述了光子晶体VCSEL的国内研究现状，并对未来的研究做了展望。

太赫兹(THz)脉冲整形技术在量子理论、生物医学成像、安全检查、亚毫米波通信等领域都具有重要的学术价值和应用前景。概述了基于飞秒脉冲的整形技术和新型太赫兹辐射材料整形技术，分析了太赫兹脉冲整形器件整形技术目前的研究状况，并对各种整形方法的发展进行了展望。

介绍了中红外激光的产生方式以及各种中红外激光器的特点。结合CO2激光器倍频产生中红外的优点，重点讨论了CO2激光器倍频晶体的性能。对常用的双折射相位匹配(BPM)倍频晶体和准相位匹配(QPM)倍频晶体性能进行了比较分析。展望了高功率CO2倍频激光器的发展需要解决的问题及可能的技术途径。

暗脉冲激光在光波导中传输噪声小、损耗低，因此在信号处理方面比传统亮脉冲更有优势。介绍了暗脉冲激光器的国内外研究进展，重点介绍了经后期光学或电学整形产生暗脉冲和激光器直接产生暗脉冲的各种理论方案，最后对暗脉冲激光器的应用和发展前景进行了展望，并指出了目前还存在的问题。

光子筛是一种新型的纳米成像元件，具有高分辨、质量轻、体积小及易复制的优点，对于成像系统轻量化以及极短波谱区成像具有重要意义。根据解决的具体问题对国内外光子筛研究成果进行分类，从成像对比度的增加、衍射效率的提高、宽光谱成像和高数值孔径光子筛设计等方面详细介绍了光子筛的发展现状，并针对这四方面研究内容分析了目前尚需解决的技术问题。这些问题仍然是今后光子筛研究的主要方向。指出光子筛实用化面临的其他客观存在的问题，并展望了光子筛在天文望远镜、显微镜和光刻等领域的应用前景。

图像获取速率和空间分辨率一直是面向应用型太赫兹成像所要解决的关键问题。针对这一问题，学者们基于合成孔径雷达(SAR)成像技术、电磁干涉与压缩感知(CS)等理论，提出了太赫兹合成孔径成像、太赫兹干涉成像和太赫兹压缩感知成像技术，它们在成像速度和空间分辨率等方面具有良好的发展潜力。综述了上述三种方法，总结概括其各自的技术优势以及新近的研究进展。展望了太赫兹成像技术在**、公共安全领域以及无损探伤等领域的应用前景。

提出了一种对稠油热采井下光纤非本征法布里珀罗干涉型(EFPI)永久压力传感器采集的压力信号进行小波多分辨率降噪的方法，可有效抑制传感器采集压力信号中的非平稳噪声。提出了一种基于信噪比(SNR)提升的小波分解层数确定方法，无需真实压力信号频率范围的先验知识，可通过扫描信噪比提升随小波分解层数的变化估计最优小波分解层数。在新疆某油田稠油热采井的现场试验结果表明，该方法可提高压力信号信噪比约2.6 dB，且降噪后压力信号可显著提高对油田稠油热采井原油日产量的预测准确度。

设计了一种可用于阵列波导光栅(AWG)解调集成微系统的绝缘体上硅(SOI)基2×2多模干涉(MMI)耦合器，用光束传播法(BPM)对MMI耦合器进行了模拟。耦合器输入/输出波导采用倒锥形，多模干涉区尺寸为6 μm×57 μm。在TE偏振中心波长为1.55 μm时，器件附加损耗为0.46 dB，不均匀性为0.06 dB。在1.49~1.59 μm波长范围内耦合器的附加损耗小于1.55 dB。仿真结果表明所设计的2×2 MMI耦合器体积小、附加损耗低、波长响应范围宽、分光均匀，符合片上集成系统的要求。

在Golay6结构稀疏孔径光学系统中，通过计算和模拟Golay6结构主镜存在径向平移(piston)误差时的光瞳函数、点扩展函数以及调制传递函数，研究子镜装调产生的piston误差对成像的影响。根据中心点亮度的要求，给出了不同半径、不同填充因子下的最大容许误差，并通过Matlab软件进行成像模拟。结果表明：在给出的最大容许误差范围内，piston误差影响不显著。

介绍了一种图像分割算法，用于受到距离选通激光夜视技术带来的回波展宽效应影响的图像。该算法利用有效信息区边缘线的平均灰度信息实现对分割图像阈值的选取以分割图像。选取该阈值后，算法利用空间信息实现对噪点的判断以除去噪声。该算法可以准确分割出有效信息区边缘，采用很少的形态学操作，保证了图像的还原质量。实验证明该算法可以准确地分割边缘模糊的距离选通激光夜视图像，对噪声等具有较强的稳健性。

基于等距扇形束滤波反投影(FBP)算法推导了一种新的算法求导希尔伯特反投影(DHB)算法，研究了DHB算法在频域对投影的滤波特性。通过理论分析和实验验证，指出由于DHB滤波函数在高频段对于锐截止特性的改善，很大程度上消除了重建图像的抖动现象。并且算法中去掉了反投影算子中的距离加权运算，使计算速度进一步提高。

多普勒效应可以用于激光雷达对目标速度的探测，在处理探测信号的频谱时，由于栅栏效应的存在，会导致离散多普勒频谱和真实速度之间的偏差。在雷达测速系统中运用能量重心校正算法来对离散频率进行校正，从而达到提高测速精度的目的。实验结果表明，该雷达测速系统的探测精度优于厘米每秒量级。

为研究单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜的三阶非线性光学性质，采用旋转涂覆法在石英玻片上制备出包含SWCNT和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物薄膜。测得薄膜的线性透射谱，并观察了薄膜的表面形貌。为提高测量SWCNT薄膜三阶非线性系数的准确度，研究了Z扫描法测量材料的非线性系数时相关参量变化对测量准确度的影响，并搭建Z扫描系统，研究了自制薄膜的三阶非线性光学性质。通过对实验数据的模拟和计算，得到自制碳纳米管薄膜的非线性吸收系数(β)、三阶非线性折射系数(γ)分别为-7.8×10-7 cm/W、-6.4×10-11 cm2/W，三阶非线性极化率为2.06×10-9 esu。证明SWCNT/PMMA薄膜具有较强的非线性光学特性。

以5.0 mm高强钢板为试验材料，进行了CO2激光与金属活性气体(MAG)电弧复合焊接试验。通过高速摄像和熔滴的受力分析研究了激光能量、电弧能量、光丝间距对复合焊接过程中熔滴过渡特征的影响。结果表明，激光的加入稳定了电弧，降低了射滴过渡的临界焊接电流值，由于激光对电弧的引导和压缩作用，改变了熔滴内电流线分布及电磁收缩力的大小及方向，进而影响了熔滴过渡特征。同时激光匙孔中喷射出大量的金属蒸气产生反作用力，改变了熔滴原来的受力状态，使熔滴过渡模式发生改变。随着焊接电流的增加，电弧变得更加稳定，能量更加集中，等离子体流力成为熔滴过渡的主导力。光丝间距的大小影响了熔滴过渡的频率，在光丝间距为4 mm时熔滴频率最大。

在激光热裂法切割玻璃的过程中，温度起着至关重要的作用。为了准确掌握切割过程中温度场的分布，提高切割质量，提出了一种CO2激光切割玻璃基板的数值模拟方法。在ANSYS有限元环境下，建立了激光热应力切割电子强化玻璃的三维有限元分析模型，对温度场进行了分析。通过实验验证，得到了切割过程中温度场在不同参数下的变化及其对切割质量的影响以及温度分布与激光功率、光斑尺寸和扫描速度的非线性关系。

层状金属复合板以优良的材料和结构性能在舰船、汽车和飞行器等装备中显示了广阔的应用前景。为研究工艺因数对层状金属复合板激光弯曲成形的影响，以不锈钢碳钢层合板为研究对象，对这种层状金属复合板的激光弯曲角度和规律进行了系统的试验研究。结果表明，不锈钢碳钢层合板和不锈钢板激光弯曲存在共性，弯曲角度随着激光功率增加而增大，随着扫描速度增加而减小，随着扫描次数增加而增大，随着板厚增大而减小。同时二者也存在差异；随着不锈钢碳钢层合板宽度的增加，弯曲角度先减小后增大；在相同工艺条件下，不锈钢碳钢层合板弯曲角度大于不锈钢板的弯曲角度，并在一次固定安装下获得85.6°这一接近直角的极限弯曲角度。

为了提高980 nm半导体激光器的可靠性，采用氦离子注入形成腔面电流非注入区技术制作了4 μm条宽的脊形波导激光器，并利用同一块外延片制作了常规工艺的4 μm脊形波导激光器作为对比。经过长期老化实验得知：常规工艺器件在1500 h前全部失效，而采取新技术的器件寿命超过了3000 h。通过对器件的扫描电镜分析发现，腔面灾变性损伤、铟焊料的质量和腔面污染等因素对器件失效有直接影响。

报道了一种蓝光(471 nm)抽运的全固态Pr:KYF激光器。其入射抽运激光阈值功率为0.4 W，当注入的抽运功率为2.5 W时，得到了最大212 mW的610 nm波长的激光输出。然后采用I类临界相位匹配的β-BaB2O4(BBO)晶体进行内腔倍频，得到了最大11 mW的二次谐波305 nm紫外激光输出。通过刀口法可测量到在TEM00模式下，输出光束的质量因子M2=1.25；光光转换效率达4.4%；输出功率在30 min内的不稳定度优于4.3%。采用USB-4000型光谱仪检测到输出为305 nm的激光光谱。

亚波长金属结构的光学性质已成为光学研究的热点之一。应用三维时域有限差分(3D-FDTD)法模拟研究了利用三维金属纳米天线实现的金属薄膜上亚波长狭缝的光波强透射。分别在金属膜前后放置金属天线，计算光波透过金属薄膜上亚波长狭缝的透射率。通过改变小孔和天线的相对位置，发现当天线和小孔共振模的阶数同为二阶和三阶时，相位匹配，能相互耦合，形成两个强透射峰。当天线放置在狭缝前方和后方，天线共振可以将能量耦合进入和耦合出小孔，都能实现强透射。

研究了左手材料棱镜的色散特性和左手材料平行平板的等倾干涉特性。对于左手材料棱镜而言，其色散时出射光偏离原来的传播方向与右手材料棱镜的色散规律恰好相反，且对于同一种单色光而言，当入射角相同时，左手材料棱镜的色散偏向角大于右手材料棱镜的色散偏向角。在研究左手材料平行平板的等倾干涉特性时，推导了反射光和透射光焦平面上的光强分布公式，分析了等倾干涉条纹的级数与亮、暗条纹的关系，讨论了光程差的影响因素及影响规律，推导了存在半波损失情况下的等倾圆环的亮环半径公式和暗环宽度公式。研究发现：对于左手材料平行平板的等倾干涉条纹而言，等倾干涉圆环中心处的干涉级数较小；偏离圆环中心越远，干涉条纹的级数越大。这一规律和右手材料平行平板的等倾干涉条纹规律不同。

用在InP衬底上失配生长的能隙为0.6 eV的In0.68Ga0.32As制成了热光伏(TPV)电池。对其光伏特性的测试分析表明,通过对As组分渐变的InAsxP1-x缓冲层厚度的优化，可以将晶格失配引起的位错完全弛豫在缓冲层内，从而大幅改善热光伏电池的性能。在AM1.5G标准光谱下，与晶格失配没有被完全弛豫的热光伏电池相比，优化措施可将开路电压从0.19 V提高到0.21 V，外量子效率在长波处可达到85%，转换效率也提高了30%。

在聚光光伏系统中，聚光光斑辐照度的不均匀性会降低光伏系统的光电转换效率，且会在光伏电池表面形成热斑效应，灼伤光伏电池。基于多焦点方法，设计了一种环形焦斑菲涅耳太阳能聚光镜，每环小透镜在焦平面上具有一个环面焦斑，且环面焦斑在接受面上均匀依次排列，实现均匀聚光。以口径400 mm，具有200环，焦斑半径20 mm，F数为0.8的圆状环面焦斑菲涅耳聚光器为实例，用TracePro模拟平行太阳光垂直照射下时的照度图，得到其理想光学效率为86.77%，光能均匀度为0.8，表明环状焦斑菲涅耳聚光器具有较高的光能利用率和照明均匀性。分析了焦斑均匀性与聚光器F数的关系，当F数一定时，焦斑均匀性随着聚光器口径的增大而逐渐降低。

利用现有的光纤通信网实现对光纤光栅传感网络的远程监控，既可以避免重新铺设传感信道，节约成本，又可以增加传感网组网的灵活性。提出了一种基于阵列波导光栅(AWG)的面向光接入网的光纤布拉格光栅(FBG)传感网传感数据数字化系统，系统能够快速实现对携带传感信息的FBG反射波长的数字化。分析了系统的工作原理及主要误差来源，并设计了传感数据成帧模块的结构及适于在光接入网中传输的传感数据帧结构。采用OptiSystem/Matlab协同仿真的方法对一个3×3光纤光栅传感网络进行了仿真实验，实现了在-50 ℃~100 ℃范围内精度为1 ℃的温度监测，能够满足日常温度监控需要。实验结果表明了该方案的可行性。

详细论述了星光半物理实验平台用遮光罩抑制实验环境杂光的一种新的设计思想，用以最大程度地还原星光模拟器产生的模拟星光与周围暗背景的对比度，从而大大提高了实验检测精度。根据实验系统原理推导出一整套设计公式，并提出利用程序递推计算遮光罩内部挡光环位置和尺寸的新方法。在TracePro杂光分析软件中建立遮光罩实验模型，对遮光罩径向成1°～85°之间的18个偏角的平行光源进行杂光抑制情况模拟，通过计算得到不同偏角遮光罩杂光抑制能力曲线。仿真结果表明，杂光偏角为25°以上时，光通量抑制比下降到10-3量级。加工出实物在半物理仿真平台上进行检验，实际拍摄结果显示，以该方法设计的遮光罩能够有效抑制环境中的杂散光，还原星光模拟器的对比度，使CCD相机能够准确观测到6等以上的星，保证了实验系统的可靠性。

利用第一性原理密度泛函的方法对氢分子吸附开口碳纳米管的场发射性质进行了综合研究，建立了（5，5）开口碳纳米管吸附不同氢分子数量的吸附模型，并对加电场和未加电场下的模型进行了吸附能、最高占有分子轨道最低未占分子轨道(HOMO-LUMO)帯隙及诱导偶极矩的计算和分析。计算结果表明吸附能随着电场的增加而变大，吸附稳定性增强。吸附氢分子的碳纳米管在施加外电场后，HOMO-LUMO帯隙明显减小，费米能级附近的局域态密度随着氢分子的吸附而增加。氢分子对碳纳米管的吸附可以在其尖端表面产生诱导偶极矩，导致电荷由碳纳米管向氢分子大量转移，从而驱使电子由碳纳米管尖端发射到真空中，提高了碳纳米管的场发射性能。

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对含铬污水溶液中的重金属元素铬开展了探测实验。根据一系列含铬浓度不同的污水样品的LIBS实验结果，获得元素浓度和强度之间的关系曲线，即定标曲线。对CrⅡ(283.43 nm)及CrⅠ(425.45 nm)两处谱线进行了分析和比较。实验发现，283.43 nm处原子辐射信号强度比425.45 nm谱线强2倍；从定标曲线的线性相关度及信背比来看CrⅡ(283.43 nm)谱线要优于CrⅠ(425.45 nm)。计算二者检测限，质量浓度分别为80 μg/mL(283.43 nm)及170 μg/mL(425.45 nm)。实验采用CrⅡ(283.43 nm)的定标曲线对含铬污水溶液进行了定量分析，测得该污水溶液的含铬质量浓度为333 μg/mL，与采用原子吸收分光光度计所得到的检测结果(309 μg/mL)符合较好。结果表明，在对铬元素进行LIBS检测时选用CrⅡ(283.43 nm)谱线要优于CrⅠ(425.45 nm)谱线。采用LIBS方法可实现对污水溶液中Cr元素的快速检测，具有很好的应用前景。