介绍了激光回馈的概念及其两种主要的理论研究模型：三镜腔模型和注入锁定模型。激光回馈干涉仪相位灵敏度与传统双光束干涉仪相当，且具有结构简单、紧凑、易准直、对激光器无特殊要求等突出优势。重点介绍了激光回馈干涉仪在位移、速度等参量测量及生物传感领域的发展应用。当被测表面为漫反射表面时，散斑的存在将导致自混合信号的振幅衰减，并引入随机相位误差。总结了自混合干涉系统中的散斑效应及改良技术手段，介绍了散斑效应在传感测量领域的发展应用。

艾里光束作为无衍射光的一种，以其近似无衍射、横向自加速和自愈的独有特性而得到普遍的关注，在光电子学、微粒操控、大气通信等领域有着广阔的应用前景。综述了控制艾里光束传输轨迹的几种主要方法，简要分析每种方法对传输轨迹的加速方向、自弯曲程度以及峰值强度位置等方面的控制原理，总结出每种方法的优缺点。研究发现，通过改变系统参数控制艾里光束传输轨迹的峰值强度位置和自弯曲程度的方法，系统简单易实现；基于梯度折射率和特殊介质-非线性光子晶体的方法，能实现加速方向翻转，但是系统实现较困难；通过特殊变换可以控制艾里光束传输轨迹的加速方向和强度分布，系统容易实现。

法拉第效应是把光、电、磁等物理量紧密联系的一种磁光效应，基于法拉第效应的磁光调制技术更是因其抗干扰性强、精度高、体积小、重量轻等特点，得到广泛应用。在梳理磁光调制技术文献基础上，介绍了磁光调制技术的基本原理，详细阐述了国内外磁光调制技术在方位基准传递、精密测角、材料性能研究、工业参量测量、生物化学等领域的应用，重点分析了磁光调制中精度优化和可靠性提升的关键技术研究，并探讨了该技术未来的研究热点。

评定测量不确定度是改进面形检测实验室质量的有效途径。为了促进测量不确定度在干涉面形检测领域的普及和应用，综述了近年来国内外在干涉面形检测领域中测量不确定度评估方法的研究现状和最新进展。介绍了量值溯源和测量不确定度的发展及研究现状，主要介绍了自下而上方法(即建模方法)评估测量不确定度和自上而下方法评估测量不确定度，重点阐述了干涉面形测量中的不确定度评估方法研究现状及进展。展望了现代干涉面形检测中不确定度评估的发展方向。

混沌激光作为激光器输出不稳定性的一种特殊形式，具有类噪声宽频谱的特性。近年来，随着人们对混沌激光特性的掌握和控制，混沌激光应用受到了研究者们的广泛关注。结合国内外研究现状，阐述了混沌激光在高速真随机密钥产生、混沌保密通信和混沌密钥分发、混沌激光雷达和混沌光时域反射仪、混沌超宽带脉冲(UWB)信号产生、相干长度可调谐光源以及混沌计算方面应用的研究热点、研究进展以及未来发展方向。

波分复用无源光网络(WDM-PON)被认为是有前途的宽带接入网技术。随着网络架构复杂度的不断增加和规模的不断扩大，为了保证网络接入的可靠性和可维护性，对于高质量可靠的系统，WDM-PON 物理层的监测问题至关重要。波长可调谐光时域反射计(OTDR)是WDM-PON 光纤链路监测中最为有效的方式，但是由于WDMPON光纤链路结构复杂度的提升，它也面临许多挑战。通过分析WDM-PON 的结构特点和监测需求，介绍了目前主要的基于波长可调谐OTDR 的研究进展以及其他技术在波长可调谐OTDR 中的应用。

报道了一种在轨行星防御系统，该系统能加热威胁目标表面达到汽化点，从而产生推力使目标汽化消失或变轨移除。该系统命名为“行星攻击与探测定向能系统(DE-STAR)”，是一个通过太阳光伏电池供电的千瓦级激光相位锁定阵列，模块化设计可实现后续开发、风险低、技术共享等优点。该系统主要目的是利用聚焦定向能激光提高被照射物体表面温度至3000 K，直接汽化大部分物质材料，汽化过程中产生的反作用力将使小行星轨道发生变化，从而避免撞击地球的危险发生。该技术的前期成果可用于空间碎片清理。

雪崩光电二极管(APD)可以作为调频连续波(FMCW)激光雷达的光电探测器并同时实现混频功能，其光电混频技术是制约FMCW 激光雷达接收与处理技术中自混频性能的核心问题之一。APD 在实现光电混频的过程中，空间电荷效应会对其增益产生一定的影响。基于APD 经验增益模型和空间电荷的理论分析，对原增益模型进行了改进。通过实验研究证明改进增益模型的正确性，由此论证了APD 在强光照条件下，APD 增益受空间电荷电阻、串联负载电阻和总电流的影响，从而确定了APD 作为FMCW 激光雷达光电探测器时其混频性能的影响因素。

色散控制是超快光学中非常重要的环节。介绍了一种利用棱镜、光栅组合而成的反射型棱栅，采用光线追迹法，分析其各阶色散，同时讨论了棱镜和光栅间距、光栅常数等结构参数对色散的影响。结果表明，棱栅的二阶色散随棱镜与光栅间距的增大而增加，而三阶色散减小。同时，前后两个棱镜和光栅间距可以不对称，以便调节棱栅色散值。随着入射角的增加，二阶色散减小，三阶色散增加。当光栅常数变化时，棱栅的色散变化很明显。棱栅间距对棱栅色散影响很小。在工程中设计棱栅时，可通过调节棱镜与光栅间距、入射角、光栅常数等结构参数改变棱栅的色散量，满足超快光学系统的需求。

数据传输与精密测距是导航卫星实现精密定位、时间同步的前提。应用激光方式实现星间数据传输与测距，在增加系统抗干扰性、保密性、抗截获能力的同时，可以显著提高系统的通信速率与测距精度，从而增加导航卫星自主导航能力。根据星间链路特性，结合现有激光通信、测距技术提出了一种采用相干探测与数据帧相结方式的测通体制，给出了复合系统组成原理及工作流程。考虑实际导航卫星星座，应用STK 软件完成可通率、链路距离、多普勒频移等链路特性分析。在给定链路距离、光学系统参数情况下对星间链路功率进行了预算。

高阶模光纤通常是一种多包层结构的大模场光纤。为了获得模场面积较大的包层高阶模以抑制高功率光纤激光器或放大器中的非线性效应和避免光纤损伤，高阶模光纤的结构参数需要满足一些基本条件。利用波动方程理论推导了多包层阶跃折射率分布的高阶模光纤的特征方程，说明了高阶模光纤结构参数选择的依据和方法，并通过数值计算，分析了高阶模光纤包层的半径及折射率大小对纤芯导模的影响。结果表明，当高阶模光纤的包层半径和折射率大小满足一定的条件时，光纤包层结构不会影响纤芯的模场分布，包层高阶模的模场还会出现均匀分布的特点。

基于周期极化铌酸锂波导的和频效应，研制了光采样示波器样机。通过实验研究了光采样示波器样机在不同条件(光信号功率、数据速率、色散、波长)下的测试性能，并与宽带电示波器的测试结果进行了对比，从多个方面对光采样示波器的测试性能进行了评估。与安捷伦86100A 示波器的对比测试结果表明，该光采样示波器样机具有更高的灵敏度，对弱信号测量具有更强的稳健性。对不同速率光信号测量的结果表明，光采样示波器样机能对不同速率信号自适应测量，真正实现数据速率透明化。在不同色散条件下的测量结果表明，光采样示波器样机能对光纤传输信号自适应测量。为了使光采样示波器样机对不同波长信道的光信号具有一致的测量性能，必须优化锁模脉冲激光器的光谱，使其光谱平坦。这些结果为光采样示波器的进一步优化设计和参数标定提供了很好的依据。

为了提升光纤拉曼检测系统的响应速度，提出一种基于结构牢固、易于气体扩散的开放式微结构光纤的气体拉曼检测系统。为了深入研究拉曼信号与微结构光纤结构参数的依赖关系，推导出基于前向/后向拉曼耦合的拉曼信号公式，并根据此公式完成对气体光纤拉曼检测系统的结构优化。通过优化光纤结构实现了增强系统灵敏度特性的目的。分析结果表明，拉曼信号强度与光纤结构之间存在一最佳值，最佳值(纤芯、悬臂厚度)取决于基底材料折射率、纤芯直径和悬臂厚度等具体的光纤结构参数。二氧化硅材料光纤的拉曼信号较强区域条件是纤芯厚度为120~150 nm。

大视角的真彩色显示是全息显示的重要目标。提出一种使用白光发光二极管(LED)作为再现光源，通过旋转反射镜实现大视角彩色全息显示的方法。通过空分的方法，使每个颜色分量的全息图加载到空间光调制器(SLM)的三分之一区域。白光LED 经过滤光片照射到空间光调制器上，通过调整红绿蓝(RGB)三色分量原图的大小实现再现像的完全重合。当加载不同视角的全息图时，再现像经过旋转反射镜呈在不同的位置。保证全息图的切换速度与反射镜的转动速度一致，当切换速度足够快时，通过人眼的暂留效应可看到大视角的全息再现像。实验结果验证了所提出方法的可行性。

三维散乱点云数据具有不均匀性，局部点云密度的不断变化会对点云分割提取等处理造成影响，针对这一问题，提出考虑局部点云密度的建筑立面自适应分割方法，在介绍局部点云密度的基础上，设计了自适应分割的流程和算法，通过实验验证了考虑局部点云密度的方法能够较好的对建筑立面进行分割。

针对红外与可见光融合的特点，提出一种基于非下采样Contourlet 变换(NSCT)和区域能量判断的图像融合方法。利用NSCT 变换对两原图像进行分解，得到一个低频子图像和多个不同方向的高频子图像，对低频子带采用最大值的方法进行融合，而高频子带先计算各个系数的区域能量匹配度，再计算判断阈值。当高频系数中各点的匹配度大于阈值时，采用区域能量加权融合方法；当对应点的匹配度小于阈值时，采用区域能量最大值的方法进行融合，通过NSCT 逆变换获得融合图像。该方法的特点是算法简单，阈值选取具有自适应性。实验结果表明该方法能够取得较好的视觉效果和量化数据，相比于其他基于NSCT 的融合方法，熵值提高了0.5%~6.8%，空间频率提高了1%~13%，标准方差提高了0~24.1%，是一种简单有效的融合方法。

针对脉冲氙灯发光过程中光斑面积小、亮度高、脉冲闪烁的特性，提出了一种基于光学成像法捕捉氙灯发出的光脉冲。通过中性滤光片组衰减光脉冲，建立了基于电荷耦合元件(CCD)成像的光脉冲检测平台。利用脉冲氙灯控制器输出信号，触发控制连续脉冲成像，分析了脉冲氙灯发光的稳定性。通过控制脉冲高压驱动能量获得了光脉冲变化曲线。结果显示光脉冲强度随驱动回路中输入电能增加而增大，得到了与理论分析相吻合的结果。提出的光斑法可较好地应用于脉冲氙灯的光电工作特性的测试、生产质量检测和电极材料的优选。

为了研究点衍射干涉仪中针孔的横向离焦与轴向离焦对衍射光的强度与衍射参考波面误差的影响，基于菲涅耳衍射理论，建立了会聚光束经针孔衍射的数学模型，提出了将针孔衍射光的强度与衍射波面误差相结合以分析针孔衍射波前的方法，并综合考虑了会聚光束F 数、针孔直径等参数的影响。研究表明：会聚光束F 数越大，衍射光强度与波面误差越小；横向离焦的距离应小于艾里斑半径与针孔半径之差；横向离焦的允许范围与波长和F 数成正相关，与针孔直径成负相关；当光束F=10 时，在0~35 mm 横向离焦范围内，直径1 mm 以内的针孔可以全程满足波面误差峰谷(PV)值优于0.1λ 的要求；可以通过调整轴向离焦来调整参考光的强度，并且针孔直径越小调整越灵敏；选择直径小于艾里斑半径的针孔可以保证衍射波前误差PV 值优于10-2 λ ，测试光的强度控制在针孔有效衍射光强的1/10附近。仿真结果为设计点衍射干涉仪和分析其精度提供了理论和数据参考。

考虑激光器外腔由在不同方面上的独立运动的反射镜构成，形成多路反馈时所产生的自混合干涉(SMI)现象,运用光干涉的基础理论,结合激光自混合干涉理论对弱光反馈条件下的多路反馈外腔(MFEC)结构的自混合干涉理论进行研究。基于两路反馈外腔结构,构造了一个含有两路反馈外腔结构的自混合干涉模型，并对所提出的结构进行理论分析及数值仿真。得出在弱光反馈条件下，两路反馈外腔结构的自混合干涉信号类似于低频率正弦相位调制的激光自混合干涉信号,为幅度周期性变化的类正弦波或类锯齿波，其干涉信号波形形状由外部反馈的强弱决定，且一个周期内的波形信号疏密程度不同。搭建相关实验系统，对仿真结果进行了验证。

实验研究了薄膜偏振片的p 偏振光的反射作用对输出p 偏振光薄膜偏振片Nd∶YAG 激光输出功率的影响，同时研究了输出s 偏振光的薄膜偏振片固体激光对于提升激光输出功率的效果。研究表明：对于输出p 偏振光薄膜偏振片Nd∶YAG 激光器，薄膜偏振片对p 偏振光反射作用所引起反射损耗功率随耦合镜透射率增大而减弱，在半导体激光器驱动电流为20 A，透射率为5%时，损耗功率达7.13 W，为p 偏振光输出功率1.9 倍，当透射率为30%时，损耗功率降为0.59 W，仅为p 偏振光输出功率的8%；采用输出s 偏振光激光结构可克服上述损耗，其效果在透射率较低时更为显著。在驱动电流为20 A，透射率为5%时，s 偏振光激光器输出功率增加为7.77 W，为p 偏振光输出功率的2.05倍；透射率为30%时，s 偏振光输出功率仅为p 偏振光输出功率的1.09 倍。

为了实现基于微透镜阵列的高功率半导体激光器堆栈光束整形，对带有快轴准直透镜的高填充因子半导体激光器堆栈慢轴光束准直技术进行了研究。对于发光单元尺寸100 μm、周期200 μm的半导体激光器，分析了填充因子对慢轴光束准直的影响，发现采用微柱透镜与慢轴方向各个发光单元一一对应的方式难以取得较好的准直效果，且会导致其快轴方向没有足够的准直空间。为了去除填充因子的限制，将实际使用的填充因子为0.5 的高功率半导体激光器堆栈以bar 条为单元进行慢轴方向光束准直设计，利用Zemax 光学设计软件进行了模拟仿真，并采用基于空间扫描法的发散角测试装置对慢轴准直后剩余发散角进行测试，实现准直后剩余发散角半角2.12°，实验表明这种准直方法非常有效。该方法简单易行，对于高填充因子半导体激光器慢轴光束准直有较好的借鉴意义。

利用高功率高重复率的Nd∶YAG 激光对6061-T6 铝合金钨极弧焊(TIG)焊缝和热影响区进行冲击强化处理，通过调整激光能量、冲击区域，进行了对比试验。通过低循环大应力拉伸疲劳测试获得了未处理和激光冲击强化后的焊接接头试样的安全寿命，分析了激光冲击强化对铝合金焊接接头疲劳性能的影响，根据断口形貌扫描电子显微镜(SEM)和X 射线能谱分析(EDS)，残余应力和硬度测试结果，研究了激光冲击强化提高焊接接头抗拉疲劳性能的微观机理。结果表明，激光冲击强化使6061-T6 铝合金焊接接头安全寿命提高117.1%，其中激光能量为5 J、冲击区域为18 mm×16 mm，双面冲击后接头试样获得最大疲劳寿命。同时激光冲击强化抵消了接头表面残余拉应力并产生残余压应力，显著提高接头硬度，影响深度约1.4 mm。

为研究激光冲击强化对6082 铝合金性能的影响，利用波长为1064 nm、脉宽为15 ns、脉冲能量为0~8 J 的Nd∶YAG激光器对6082 铝合金进行工艺试验研究，采用表面粗糙度仪、显微硬度计、X 射线应力分析仪和疲劳试验机分别对试件的表面粗糙度、显微硬度、残余应力和疲劳寿命进行测量。实验结果表明：激光能量为7 J，冲击4 次时，在试件表面引入了坑穴和褶皱等微结构，使得表面形貌高低不平，粗糙度提高了2 倍左右，使得表层材料发生塑性变形以及加工硬化，表面显微硬度提高了43%左右，最大残余压应力达-261 MPa，硬化层深度达700 μm 左右，疲劳寿命提高了6.8 倍左右，即激光冲击强化能够极大地改善6082 铝合金的使役性能。

通过延时偏振反馈控制的方法研究了单环掺铒光纤激光器混沌的产生。通过适当地调节延迟时间、耦合系数以及偏振角，研究了单环掺铒光纤激光器系统的动力学特性，给出了混沌产生的方式及混沌态的参数区间，实现了单环掺铒光纤激光器混沌的产生。进而利用混沌信号驱动法研究单环掺铒光纤激光器的混沌同步。结果表明，在适当的驱动强度下，无论两个单环掺铒光纤激光器在被驱动前处于混沌态还是周期态，都可以达到混沌同步。并且利用关联系数分析了驱动强度和偏振角对混沌同步性能的影响。

针对视觉监控系统在感知由大量同质颗粒随机堆积而成的无明显前、背景区分的大米图像中存在的问题，将序贯分裂论引入到图像空间结构视觉分析中。提出一种多尺度全方向高斯导数滤波方法，通过建立图像的韦伯分布模型有效获取大米图像在不同观测尺度下全方向视觉感知特征参量；基于最小二乘-支持向量机原理实现大米加工品质的自动分类识别。大量的验证性和对比性实验证明了所提方法的有效性和优越性。

利用磁控等离子体溅射团簇束流沉积法制备不同覆盖率的Ag 团簇薄膜，控制薄膜的组装结构以及与罗丹明6G(RH6G)分子的间距，研究薄膜的表面等离激元(SPP)对分子发光增强的作用。结果表明，当分子与薄膜紧邻时，将导致其荧光的淬灭,当分子与薄膜之间有氮化硅介质阻隔层时可有效抑制荧光的淬灭。当在薄膜与分子间生长厚度为15 nm 左右的介质阻隔层时，使分子荧光增强约450%。随着介质阻隔层厚度增加，荧光增强强度按e 指数衰减。

从理论上分析设计了三角晶格的光子晶体，利用时域有限差分法模拟横电模(TE 模)在二维光子晶体中的传播，并对模拟得到的电磁场数据作傅里叶变换得到其频谱。通过对各个频谱成分的相位作分析，计算出光子晶体的等效折射率。进一步发现不同的空间频率对应的相速度方向是不同的，正折射的频率对应的相速度方向与能量传播方向一致，负折射的频率对应的相速度方向与能量传播方向相反。对光子晶体内部电场的变化做了详细的分析，以期为探究光子晶体与电磁波作用的物理机理提供扎实的理论依据。

研究了二维光子晶体结构的带隙宽度随溶液浓度变化的关系，选择二维三角晶格光子晶体(Si 和Ge)作为基底,在空气孔内填充待测质量摩尔浓度不同的混合二元溶液材料，得到了二元溶液填充的光子晶体在不同偏振模式下光子禁带结构。结果表明，溶液的质量摩尔浓度变化与晶体禁带宽度接近线性关系，而线性相关程度受背景介质柱材料的影响。不同背景基底晶格的光子晶体带隙宽度随溶液质量摩尔浓度的不同，其光子带隙(PBG)发生变化。这在溶液质量摩尔浓度检测应用方面有一定的指导作用。

通过传输矩阵法，研究了由单负材料组成的一维光子晶体的反射相特性。结果表明，零有效相位带隙中的反射相值受入射角、偏振模式和厚度比率的影响，而与晶格比例无关。这些特性的研究为制作光子晶体相位补偿器和色散补偿器提供理论依据。

基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对Ge 掺杂(GexSi1-xC)的6H-SiC 电学、光学特性进行了理论计算和分析。杂质形成能的计算结果表明，Ge 原子占据Si 位后能量更低，更加稳定。通过对电子结构、态密度和光学性质的比较发现，6H-SiC 的价带顶主要由C 的2 p 态占据，而导带底由Si 的3 p 态占据。随着更多的Ge 掺入，导带底位置逐渐由Si 的3 p 态电子决定转变为Ge 的4 p 态电子决定，同时导带底向低能方向移动，带隙变窄。比较介电常数发现，对Ge 掺入最多的Ge0.333Si0.667C，其电子跃迁机理比6H-SiC 简单，吸收边及最大吸收峰分别向低能方向红移了0.9 eV 及3.5 eV。

采用X 射线光电子能谱(XPS)分析了单层和双层SiNx 膜中的化学键、N/Si 比及Si、N、C、O 原子百分比，进一步验证了等离子体增强化学气相沉积法沉积单层和双层SiNx膜对单晶硅太阳电池电学性能的影响。XPS、反射率及少子寿命的分析表明，NH3和SiH4在单晶硅表面生成了含有H 的SiNx薄膜，双层SiNx外层膜的N/Si 比略高于单层膜，起到了更好的减反射效果，内层膜比单层膜富Si，起到了更好的钝化效果。电学测试结果表明，相比单层SiNx膜单晶硅太阳电池，双层SiNx膜单晶硅太阳电池开路电压提高了2 mV、短路电流提高了47 mA、转化效率提高了0.17%。

基于复频域光学相干层析成像(CSD-OCT)系统在参考镜虚像位置附近成像分辨率高的特点，采用移位复用复频域光学相干层析成像方法，通过将参考镜虚像位置依次移到样品特定待测深度，获取整个样品感兴趣深度区域的高质量成像。进一步结合横向扫描，对多层堆叠的盖玻片样品进行了移位复用层析成像实验，结果表明，将参考镜虚像位置移到样品内部指定探测位置附近进行去镜像层析成像，可以获得该区域更加清晰的层析成像结果。该方法可以获得更深的有效探测深度，灵活地实现样品指定深度的有效成像探测，也充分利用了光学相干层析成像系统的带宽。

鉴于二茂铁衍生物在光电功能材料方面的应用，以乙酰基二茂铁和对二甲氨基苯甲醛为原料，经缩合反应合成了一种具有大π 共轭体系，以二茂铁酮基为电子受体，二甲氨基苯基为电子供体的新型二茂铁衍生物，1-二茂铁基-3-(4-二甲胺基苯基)-丙-2-烯-1-酮，通过核磁共振对化合物结构进行表征。结合刮刀法和梯度升温法制备出质量分数为4%的二茂铁衍生物/聚酰亚胺复合薄膜。利用分光光度计测定了该化合物的紫外-可见吸收光谱，并通过透射光谱法得到薄膜的光学常数，采用单光束Z 扫描技术测试了薄膜三阶非线性光学特性。1-二茂铁基-3-(4-二甲胺基苯基)-丙-2-烯-1-酮薄膜的三阶非线性极化率为1.0375×10-11 esu，优于光纤三个数量级，可用于制备光电器件。

基于差频产生太赫兹的平面波近似理论，研究了陶瓷双波长激光抽运磷化镓产生太赫兹波的相位匹配特性、功率特性以及温度特性。结果表明，对于波长为1060 nm 附近的抽运光，可以采取共线匹配的方式获得较大的相干长度并满足产生高功率太赫兹辐射的要求。太赫兹辐射功率与磷化镓晶体的长度有关，对于某个特定波长的太赫兹辐射存在一个最佳的晶体长度。通过改变磷化镓晶体的温度可以调整差频过程的相位匹配效果，进而获得不同的相位匹配波长范围。数值模拟结果为陶瓷双波长激光抽运磷化镓产生太赫兹实验提供理论依据。

为了科学地筛选极紫外光刻机所用的材料和工艺，需要建立极紫外辐照损伤测试系统、开展真空极紫外辐照下各种材料的损伤实验。极紫外辐照损伤测试系统主要包括极紫外光源、收集镜腔室和样品腔室。对极紫外辐照损伤测试系统进行了光学仿真，得到了像面在焦点处、像面离焦、收集镜平移、收集镜旋转等情况下的仿真结果。仿真结果表明：该极紫外辐照损伤测试系统焦深约为±3 mm；当像面上光斑半峰全宽基本不变时收集镜允许最大平移距离为±1.2 mm、允许最大转动转角为±0.08°；当收集镜小角度旋转时，像面上光斑沿单一方向平移，且平移距离和旋转角度成比例关系。该仿真研究对搭建极紫外辐照损伤测试系统、进行极紫外辐照损伤测试具有重要指导意义。

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点，可实现低阶像差的高精度检测，是指导大口径、超大口径平面镜光学加工的有效途径。基于光线矢量追迹理论，建立五棱镜扫描检测系统数学模型，并采用最小二乘法推导出系统测量精度与系统主要光学元件角度变化量之间的解析表达式。在此基础上，分析了系统测量精度对元件装调精度的灵敏度，给出了系统精确装调的实施方案，并进行了系统装调试验，探索出适合大口径平面镜检测的五棱镜扫描检测系统装调流程。实验结果表明，由装调过程引起的系统测量误差可控制在40 nrad 以内。通过理论分析和装调试验，验证了使用五棱镜扫描检测技术进行大口径平面检测的可行性。

针对地平式望远镜消旋K 镜系统中子反射镜支撑问题，设计了一种三点底支撑及芯轴侧支撑的联合支撑方法，并对该支撑结构展开了深入的仿真分析与实验研究。根据圆形反射镜径厚比与反射镜自重变形的关系，确定了反射镜的厚度。根据反射镜运动学安装原理，设计了柔性底支撑加芯轴侧支撑的结构，芯轴侧支撑环具有柔性切槽，柔性环节确保底支撑与侧支撑应力互不干涉。通过有限元软件Ansys 建立反射镜参数化模型，优化了三点底支撑及侧支撑粘结位置，并且分析了反射镜支撑面形精度。进行了反射镜粘接实验，搭建了反射镜面形检测实验平台，进行了反射镜支撑面形精度检测实验。实验结果表明：反射镜面形精度均方根(RMS)值为12 nm、峰谷值(PV)为76 nm，接近仿真分析结果。实验结果验证了消旋K 镜子反射镜的支撑结构具有正确性与可行性，并满足系统设计要求。

为了实现近视眼患者角膜的个性化切削，根据Gullstrand 精密人眼理论模型，在已知屈光不正患者矫正度数的情况下，采用偶次非球面拟合人眼角膜前表面，并通过近轴光学理论求出患者的眼轴长变化量。使用提出的逆光线追迹方法对某近视患者的角膜前表面形状进行设计，拟合出8 个偶次非球面系数。将系数导入Zemax 光学设计软件，对该患者人眼模型的波前像差、点列图和调制传递函数(MTF)进行分析，通过与理想人眼模型成像质量的比较发现，逆光线追迹方法设计的角膜切削方案可以实现理想人眼的成像质量。因此，通过逆光线追迹方法可以为临床上实现近视眼屈光手术的理想矫正提供个性化的新手段。

针对普通扩散管应用于双端投射发光二极管(LED)日光灯中存在出光效率低等缺陷，研究了一种内表面为三角形微结构、外表面为凹面微透镜结构的扩散管。介绍了双端投射LED 日光灯扩散管原理，给出了扩散管内表面三角形微结构底角计算公式。采用Tracepro 软件仿真分析了扩散管微结构参数对透光率的影响。结果表明：内表面微结构三角形底角确定后，三角形底边宽度D 不会对透光率产生影响；外表面微透镜直径d 对透光率影响较大(当d =D/2 时透光率最低)，而其形状决定扩散角度大小(横截面为样条曲线的凹面微透镜的扩散角大于正圆曲线和椭圆曲线)，但透射率相当。优化后的扩散管透光率约为0.92，其轴向光束角约为180°，径向光束角为360°。采用改进的双三角形内表面微结构可使日光灯管轴向光照度均匀性优于90%。

利用时域有限差分法(FDTD)研究了纳米环八聚体和劈裂纳米环八聚体的消光光谱及其近场分布。研究结果表明，当入射光偏振方向不同时，纳米环八聚体和劈裂纳米环八聚体都产生法诺共振现象，通过调整八聚体外部4 个纳米环间夹角的大小，不仅可以使纳米环八聚体和劈裂纳米环八聚体产生多重法诺共振，还可以对法诺共振的调制深度及共振波长进行调谐,以满足在表面增强拉曼散射、生物分子或化学分子探测中的应用。

基于电磁场的多尺度理论将各向异性电介质各向同性化，得到了各向异性介质中的库仑定律和点电荷激发的电场强度。结果表明，各向异性介质中两个点电荷之间的作用力不在它们之间的连线上，当相对介电常数张量增大时，作用力偏离连线方向增强。研究了带电粒子在各向异性介质中的运动规律。

目前，在各种退相干环境中由Horodecki 态构成的两个三能级原子系统的可提纯性纠缠得到了广泛的研究。研究了凸线性组合态的可提纯性演化规律。研究结果表明：初始处于自由纠缠的凸线性组合态在有限的时间内会转变成束缚纠缠态，原子系统的可提纯性出现猝死现象。

针对矿物油三维荧光谱特征提取的奇异值分解方法(SVD)容易忽略重要小成分特异信息的不足，提出小波变换(WT)和SVD 相结合的特征提取方法。利用WT 获取矿物油三维荧光谱数据的低频主部近似分量和不同方向的细节分量；用SVD 提取综合矩阵的奇异值特征；使用模糊C 均值聚类(FCM)方法对矿物油三维荧光谱样本数据进行分类识别，并引入随机噪声进行进一步测试。结果表明WT-SVD 特征向量在矿物油分类识别方面比单独SVD 特征向量具有准确度高、稳健性强的优势，有助于更好地实现矿物油聚类分析或种类鉴别。

研究了两种仪器测量色度随色样光泽度变化的规律。基于Dalal-Natale-Hoffman1999 反射模型，预测三种几何测量条件下5 种光泽度的35 个色样三刺激值。采用非线性指数函数建立三种几何测量条件下黄色样和蓝色样光泽度-预测值明度、彩度和色调模型。结果表明，包含镜面反射(di∶8°)测量预测，随着光泽度增加，明度、彩度和色调保持恒定；排除镜面反射(de∶8°)和45°环形照明0°方向接收(45°a∶0°)测量预测，随着光泽度增加，色调保持恒定，明度减小和彩度增加。将仪器测量值明度、彩度和色调对预测模型进行验证。结果表明，黄色样的光泽度-明度、彩度和色调预测模型对其他光泽度下明度、彩度和色调的预测是可行的，蓝色样的光泽度-明度和彩度预测模型有待改进。

光纤受激布里渊散射(SBS)相位共轭镜具有全固化、工作阈值低、保真度高、无毒性等优点，但同时也存在光损伤阈值低的缺点。在改善固体激光系统，尤其是高平均功率固体激光系统的输出光束质量方面，具有重要应用前景。综述了单一芯径光纤、组合芯径锥度光纤以及熔石英棒与光纤组合SBS 相位共轭镜的研究进展，探讨并分析了高重复频率、高平均功率激光在光纤中的诱导损伤、热效应以及声波场分布对光纤SBS 相位共轭镜特性的影响。