利用级联的线性电光效应对光进行控制是一种非常有效而且常用的控制光的手段。对于周期性畴反转铌酸锂(PPLN)一维光子晶体，在平行于光轴方向施加电场可周期性改变折射率大小，形成电光光子晶体结构；在垂直于光轴方向施加电场不仅可以改变折射率椭球大小，同时可以周期性改变折射率椭球主轴方向。综述了部分已报道的基于周期性的级联电光效应的应用，介绍了其在可调的手性器件、全光逻辑门、基于快慢光的时间隐身和非线性光学等方面的应用，展望了级联电光效应在未来集成光子芯片中的潜在应用。

双光子荧光显微成像是一种非线性光学显微技术，具有高空间分辨率、高信噪比和固有的三维层析分辨能力等优点。传统的双光子荧光显微成像通常使用波长可调谐的100 fs超短脉冲激光器作为激光光源。目前，人们对双光子荧光显微成像方法进行了深入研究，改进光源及探测方法是常用的手段。介绍和总结了多色双光子荧光显微成像技术的近期研究进展及其在生物医学中的应用。首先介绍了传统飞秒激光器及光学参量振荡器在多色成像中的应用，然后对光纤超连续谱在多色显微成像中的应用进行了分析，最后简要说明了增强自相位调制效应产生连续光谱以及选择性激发实现多色成像的工作。多色双光子成像技术不仅可以同时获取含有多种荧光团的待测样品的高对比度双光子荧光图像，而且具有系统结构简单、操作简便等优点，这使得其在生物医学和材料科学等领域具有广阔的应用前景，并且为生物医学诊断与研究提供了一种有效的工具和平台。

对连续纤维增强铝基、镁基和钛基复合材料的制备方法、微结构与性能进行了综述，指出了存在的问题,提出了激光熔覆纤维增强金属基复合材料的新方法，即将纤维预置包埋在合金粉末中，然后进行快速激光熔覆。该方法能精确控制过程参数，大幅减少制备时间，可获得性能优异的复合材料。

藻类在多个领域发挥着不可替代的作用。激光拉曼光谱技术、激光诱导击穿光谱(LIBS)技术有着无需对样品进行复杂的预处理、对样品的破坏性小、多成分同时探测等优点，在诸多领域有着广泛的应用。介绍了近年来激光拉曼光谱技术和LIBS技术在藻类研究中的应用进展，并对其发展前景进行了展望。

视网膜血氧测量技术可以为医学诊断提供可靠的视网膜血氧新陈代谢信息，这些信息可以反映出全身微循环状态。基于光谱法的非侵入性的视网膜血氧饱和度测量是生命科学研究的新热点，国外已开展了大量的研究工作，国内的相关研究还处于起步阶段。为更好地促进视网膜血氧测量在生命科学领域中的研究和应用，对现有的研究成果进行了梳理和回顾。首先介绍了视网膜血氧测量的基本原理，概述了当前已有的视网膜血氧测量技术并讨论了各自的优缺点；然后对现有研究成果和应用情况进行总结，并对视网膜血氧测量存在的若干问题进行讨论；最后对其在生命科学中的研究和发展进行了预测和展望。

基于衍射效率与入射角度的表达式和正入射时微结构高度误差与衍射效率的表达式，建立了斜入射时衍射光学元件(DOEs)的微结构高度误差与衍射效率和带宽积分平均衍射效率(PIDE)的数学关系。当相对微结构高度误差的绝对值相等时，负相对微结构高度误差高于正相对微结构高度误差对应的衍射效率和带宽积分平均衍射效率。该分析方法和结论为衍射光学元件的微结构高度加工公差的制定提供了理论参考。

提出了一种可在铌酸锂上利用光刻及钛扩散方法实现高阶可调谐的布拉格波导光栅结构，并对其相关特性进行了分析。分析了占空比、光栅阶数、波导宽度差及外加电压对高阶布拉格波导光栅反射谱特性的影响。结果表明,折射率调制度、最大反射率与零值带宽均随占空比呈周期性变化，中心波长随占空比的增加向长波方向漂移。在各阶光栅均取最佳占空比时，折射率调制度最大;随着光栅长度的增大，最大反射率增大而零值带宽减小。随着波导宽度差的增大，最大反射率及零值带宽均增大，中心波长向长波方向漂移。当外加电压增加时，反射谱谱线形状几乎不变化，中心波长会向长波方向漂移，且呈线性增长趋势。

研究了多纤芯弹性光网络中选路、纤芯分配和频谱分配问题。为最小化网络的最大占用频隙号，建立了一个使相邻纤芯之间的串扰率满足一定阈值要求的全局约束优化模型。为有效地求解该约束优化模型，设计了一种全局优化遗传算法。首先将疏导后的业务排序，然后利用设计的遗传算法为所有业务选择最优的路径和纤芯分配方案，从而使网络中占用的最大频隙号最小。为验证算法的有效性，在多个网络中进行了不同的仿真验证，仿真结果表明所设计的算法能够减小网络中最大占用频隙号，提高频谱利用率。

自由空间光通信系统需要将空间光高效耦合到单模光纤中，但聚焦光斑与单模光纤间的初始对准误差和随机横向偏移会导致极大的耦合损耗。对空间光到单模光纤耦合的理论模型进行了阐述，并分析了横向偏移及随机抖动对耦合效率的影响。在此基础上，为了提高光纤耦合效率，提出了一种基于光栅螺旋扫描算法和随机并行梯度下降(SPGD)算法的耦合方案，并仿真分析了误差校正过程及其对耦合效率的改善情况。仿真结果表明：通过设定最佳扫描步长，光栅螺旋扫描算法能够有效地校正初始对准误差，校正成功概率高于99%；校正后的残余初始对准误差集中在0.5~6.5 μm范围内，耦合效率得到初步改善；开启SPGD控制算法后，聚焦光斑与单模光纤间的随机横向偏移得到校正，耦合效率能够有效提升至0.81，接近无湍流情况下的理论极限。校正后，耦合效率得到显著提高。

设计了一种高双折射、低损耗的新型光子晶体光纤。基于全矢量有限元法，通过改变椭圆结构参量对该光子晶体光纤的有效折射率、双折射、色散、损耗和场特性进行分析。结果表明：改变椭圆率可以实现光纤在1300~1500 nm范围内色散点的控制；当椭圆率为0.6时，该光纤在1550 nm处可获得2.55×10-2的高双折射，以及 2.4×10-2 dB/km的低损耗；1300~1500 nm范围内出现1个零色散点。此新型光纤的性能优于传统光纤，在光通信及光纤传感等领域有一定的应用前景。

粒子场离轴滤波全息技术是减少背景噪声影响、改善粒子场再现像质量的有效方法。滤波器尺寸与再现粒子像密切相关，合适的滤波器尺寸有利于粒子的识别和测量。解析分析了高通滤波器尺寸、4F系统前焦距及粒径对圆形粒子离轴滤波全息再现像强度分布的影响规律，数值模拟了不同尺寸的高通滤波器对相同粒径粒子全息再现像强度分布的影响，并开展了离轴滤波全息实验。研究结果表明，高通滤波器可以有效提高粒子图像的对比度；粒子尺寸不变时，滤波器尺寸越小或4F系统前焦距越大，再现粒子像强度分布越均匀，同时边界梯度越大；滤波器尺寸和4F系统前焦距恒定时，粒子越大，再现粒子像内部逐渐呈现明暗相间变化的圆环，同时粒子边界越来越清晰。

地基太阳高分辨力成像中，自适应光学系统补偿了图像中心等晕区的像差，需要斑点图像重建技术用来产生全视场衍射极限分辨率的图像。一个从Matlab程序移植而来的C语言程序被设计用于加速处理。该程序采用斑点干涉法重建图像的傅里叶振幅和斑点掩膜法重建图像的傅里叶相位。使用OpenMP进行加速，使核心间共享了部分内存资源，图像按子块进行并行计算。移植过程中程序算法上进行了必要的优化并移除了大量的冗余计算。程序使用英特尔ICC编译器编译，运行在一个12核的Linux服务器上。一张1280 pixel×1280 pixel的图像可以在31 s内重建完成。相对于单核运行，加速比最高可以达到10.66。单台服务器上相对于并行接口获得更好的扩展性。

从单幅图像估算光照参数时未知条件太多，而采用多幅输入图像的方法估算光照参数，虽然精度较高，但增加了输入数据的复杂度。提出灰度一致图像的光参数估算方法，能够从输入的单幅图像准确地估算光照参数。该方法通过探测输入图像的最大亮度变化方向估算光照的方位角；通过检测输入图像与虚拟光环境下的随机纹理的相似性估算光照的翘角。对Photex纹理库中的24类图像(共142幅图像)进行了实验，实验结果表明，该算法对于表面灰度一致图像的光参数估算具有较高的准确率。

为实现低对比度、复杂背景下隐蔽目标的探测，搭建了双液晶相位可变延迟器(LCVR)的分时全偏振成像系统，提出了基于最小2-范数条件数的系统中2个LCVR相位延迟量控制的最优化组合方案。为探测隐蔽目标的真实偏振状态，在该组合方案设置下标定得到了系统仪器矩阵，并对隐藏于树阴下的绿色涂层目标进行了野外成像实验。实验结果表明，普通强度图像中目标与背景的对比度几乎为零，而经反演得到的S0图像中目标与背景对比度为0.2525，结果进一步证明，该分时偏振成像系统可以有效地实现复杂背景下低对比度目标的探测。

为了提高裸眼3D显示的光学膜层与显示屏的贴合效率和全局对位精度，提出了一种全局的、高效率的、实时的3D显示光学特性测量方案，并开发出了相应的测量系统，实现了对3D显示屏幕的亮度均匀性和串扰率均匀性的实时测量。设计并开发了测量系统的光电二极管阵列，制作了高灵敏度和高精度的电路控制模块，同时编写了上位机软件，用以实时显示数据结果。光电二极管的光谱响应与人眼光谱响应基本一致，经过标定和方向性校正后，可以实时得到屏幕不同局部在视区中的光强分布数据。基于这一数据，可以计算出屏幕不同局部定量化的串扰率数据。在实验中，测试系统能够有效测量23.7 cm宽度范围内的空间光强分布，覆盖了一对左右眼视区。系统的测量精度为1.58 mlx。实验表明，所得的数值结果能够定量化地反映人眼亮度和串扰率视觉感受，可用于实时检测3D显示器的视区光强分布，计算串扰率分布，有助于提高3D裸眼显示设备的装机效率。

为提高白光干涉轮廓仪的测试效率，提出了一种空间扫描范围自适应规划方法。构建了相应的测试系统，选择能量梯度函数用于系统最佳干涉位置的定位。使用ViBe算法对最佳干涉位置处电荷耦合元件(CCD)图像中的干涉条纹进行提取，并对提取结果进行二值化处理。实验结果表明，该方法能够准确识别扫描上下限位置。

葡萄糖浓度是溶液的主要参量之一。根据葡萄糖溶液的旋光效应，结合电机调制检偏器，通过双光路同步检测，测量两路调制信号的相位差从而得到待测葡萄糖溶液的浓度。实验结果表明：对于浓度范围为0%~50%(质量分数)的葡萄糖溶液，测量最大相对误差约为6.48%。本设计解决了旋光角度测量受机械转动装置限制的问题，测量装置具有结构简单、测量快捷、抗干扰性强等优点。

提出了一种测量平行液晶空间光调制器(SLM)相位调制特性的自干涉法。该方法实验简单，具有良好的稳健性。加载到SLM的灰度图由三部分组成，一部分是二元衍射光栅灰度图；另外两部分加载的灰度图均匀分布，下部分灰度值恒为0，上部分灰度值从0逐渐增加。随着上部分灰度的改变，经过相位调制的反射光束与光栅产生的+1级衍射光干涉生成一整幅错位条纹图，通过测量同一幅干涉条纹的周期和上下条纹之间的相对移动量来计算SLM的相位调制量大小，该方法消除了环境振动或空气湍流引起的条纹抖动对测量的影响，提高了测量精度。与其他方法相比，该方法获取SLM相位调制特性不需要复杂的光学装置，且具有优良的机械稳定性，反应快速更易实施。

根据高精密光学系统的需求，结合目前的研究成果，基于干涉测量法研制了长曲率半径测量系统。分析了影响长曲率半径测量系统测量精度的多种误差因素，根据误差理论和系统组成建立了长曲率半径测量系统误差分配的数学模型和误差分配树。结合系统的整体使用需求，对系统测量精度的目标不确定度进行了分配和合成。结果表明，根据分配结果得到的标准不确定度为2.49 μm，小于系统要求的目标不确定度2.5 μm。以此分配结果作为各子系统结构设计的输入指标，总结并提出了提高曲率半径测量精度的措施，根据误差分配结果设计了符合使用需求的长曲率半径测量系统。

基于热传导方程建立了ZnO薄膜的准分子激光辐照理论模型，模拟分析了KrF准分子激光辐照ZnO薄膜的热效应。计算了薄膜的温度场分布和热流分布，讨论了激光作用过程中的温度随时间的变化关系，分析了激光能量密度对薄膜温度场的影响。模拟结果表明，ZnO薄膜的准分子激光退火具有急热骤冷特性，ZnO薄膜表面温度与激光能量密度呈线性增长关系，表面热熔融阈值为261 mJ/cm2。

采用激光冲击强化的方法改善了316L不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能，分析了焊接接头表层的微观结构和残余应力分布。结果表明，激光冲击强化使焊接接头表层残余拉应力显著减小，提高了焊接接头的电极电位，阻碍了腐蚀介质向材料的扩散；同时，激光冲击强化细化了基体晶粒，形成了大量的滑移带和变形孪晶组织，延缓了应力腐蚀裂纹的扩展，增强了316L不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能。

高重复频率再生放大器的能量提取周期远小于激光增益介质上能级寿命，这会导致再生放大器输出一高一低两种能量的激光脉冲，即倍周期分叉现象。针对上述问题，从理论上分析高重复频率Nd∶YVO4再生放大器的输出脉冲稳定性与重复频率之间的关系，发现提高再生放大器重复频率可以避免出现倍周期分叉现象，并通过实验验证了当重复频率大于250 kHz时，Nd∶YVO4再生放大器没有出现倍周期分叉现象。此外，在吸收抽运功率为70 W时，实现了对单脉冲能量为1 nJ、重复频率为94 MHz的全固态Nd∶YVO4晶体半导体可饱和吸收镜锁模种子激光脉冲的再生放大，得到重复频率可调(250~500 kHz)的皮秒激光，其最大输出功率达到18 W，单脉冲能量为36 μJ。

提出了基于电弧预熔丝的激光焊方法，研究了入射能量对焊丝熔化状态以及焊缝成形的影响，进一步对焊接过程的工艺适应性进行了分析。结果表明，当焊接电流较小时，焊丝能稳定地熔化、填充进熔池中，增大焊接电流有利于增加焊丝前端的熔化长度；增加激光功率对焊丝熔化量无影响。电弧预熔丝激光焊方法可降低焊缝气孔率，对装配间隙具有很好的适应性。

在304L不锈钢表面，利用激光熔覆技术制备了添加石墨的Fe基非晶复合涂层，并研究了石墨的添加对涂层组织和性能的影响。结果表明，未添加石墨的涂层主要由α-Fe、含硼相(Fe23B6、CrB)和γ-(Ni,Cr,Fe)物相组成，非晶相体积分数为35.9%；而加入石墨的涂层新生成了含碳相(Fe3C、Cr7C3)，且涂层中的非晶体积分数增加至41.6%。未添加石墨的涂层结合区弥散分布着不规则颗粒相，熔覆层形貌呈稻穗状；添加石墨后的涂层结合区组织呈胞状树枝晶形貌，熔覆层形貌则为分布有深灰色近球状颗粒的针状组织。添加石墨前后的试样熔覆层平均显微硬度值分别为792.2 HV和968.7 HV。

应用飞秒激光直写技术刻写了熊猫型双折射光纤布拉格光栅(PF-FBG)。飞秒激光直写技术是将激光焦点聚集到光纤纤芯位置，曝光过程中匀速移动光纤，最终得到周期性的折射率调制区域。PF-FBG具有双折射特性，在波长为1550 nm附近可以得到具有双峰的反射谱结构，因此可用于多传感参数的监控。研究了PF-FBG的温度和轴向应力的传感特性。PF-FBG兼具飞秒激光诱导光栅结构的高温稳定性，在苛刻环境下化学、物理传感方面具有潜在的应用价值。

提出了一种紧凑高效的吉赫兹(GHz)1.34 μm Nd∶GdVO4/V∶YAG调Q锁模激光器。采用激光二极管进行端面抽运，将紧凑线性腔结构与透过率为10%的输出耦合镜相结合。优化了激光晶体的相关实验条件，理论分析了激光晶体的相关特性。实验中使用了Nd∶GdVO4晶体，Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%，V∶YAG晶体的初始透过率为83%。利用该晶体实现了重复频率高达2 GHz的锁模脉冲，所得锁模调制深度接近100%，调Q锁模激光器的最大输出功率可达715 mW。基于波动机制理论，模拟了单个调Q包络下的锁模脉冲图形,所得理论结果与实验结果相符。

采用四因素四水平的田口正交阵列法，在厚度为3 mm的高温合金上进行了Nd∶YAG激光脉冲环切打孔实验，分析了脉冲能量、离焦量、环切圈数及环切速度对小孔锥度和圆度的影响，并对工艺参数进行了优化，得到了最小的微孔锥度和较好的微孔圆度。结果表明,激光环切打孔时，脉冲能量、离焦量、环切圈数和环切速度对微孔圆度影响不大，但离焦量对微孔锥度影响最大；得到最小孔锥度所用的最佳工艺参数组合为：环切圈数6，环切速度6 mm/min，脉冲能量1.5 J，离焦量-0.5 mm；孔出口处的圆度比孔入口处的圆度好。

采用ZEMAX对单点激光测振仪中的扩束聚焦镜进行了分析设计。首先对高斯氦氖激光光源进行了模拟，然后计算了系统的初始结构。分析了前透镜移动距离与激光聚焦距离的关系，获得了不同聚焦距离下的光斑尺寸。最后设计了可调扩束聚焦系统的机械结构。该结构具有调节平滑，前透镜不旋转的特点，减小了由旋转透镜带来的误差。

分析了一种展宽半导体激光器混沌载波发射机带宽的方案，即混沌光注入的外腔反馈半导体激光混沌发生器。利用数值模拟的方法分析了主从半导体激光器中失谐频率、注入强度、主从激光器偏置电流和从激光器的反馈强度对混沌载波发射机带宽的影响以及主激光器反馈强度对混沌载波信号反馈延时特性的影响。确定了能将混沌有效带宽展宽到25.8 GHz的参数组，该带宽约为半导体激光器原始混沌带宽5.1 GHz的5倍。

采用密度泛函理论的第一性原理计算了不同Ag(111)/MgF2(001)薄膜界面结构的界面能，分析了薄膜界面稳定性。通过搭建Ag扩散的Ag(111)/MgF2(001)界面模型,研究了界面处Ag的扩散行为和扩散机理，分析了Ag扩散对薄膜光学性能的影响。结果表明，所建立的光滑界面模型的界面结构稳定。Ag(111)/MgF2(001)界面处的Ag扩散主要发生在表面层/次表面层，扩散的Ag与附近F，Mg之间存在弱共价键作用。Ag扩散使得薄膜光吸收增强，折射率减小；在可见光波段，折射率有较大幅度减小。

胶囊内镜是一种新型的消化道检查手段，目前对胶囊内镜的跟踪定位技术仍存在动态精度低和磁干扰下跟踪失败等问题。提出了一种基于粒子滤波(PF)的磁定位方法，相比于传统的定位方法，PF方法能保证胶囊在移动过程中仍有较高的定位精度，并且能够克服铁磁性物质或通电线圈对磁场环境的影响。在设计的PF算法中添加了对目标运动的估计和对磁干扰的估计：前者用于补偿时序采样下不实时的磁场测量值，后者用于补偿磁干扰。实验结果表明，在有限的磁干扰影响下(＜1.5 μT)，传统的定位方法已无法正常跟踪，而本方法的动态定位的平均误差能保持在6 mm以下，能够满足临床应用的要求。

介绍了一种微光学标签系统，结合理论分析提出用大孔径长焦距的透镜作为接收端可以提升系统的成像性能。利用Zemax光学软件设计出一种大孔径长焦距的6次反射环形孔径超薄透镜，该透镜前表面为平面反射镜，后表面为4个同轴环形非球面反射镜，外直径为28 mm，有效焦距为38 mm，镜头厚度为5 mm。在保证与4次反射透镜通光孔径一致的条件下，通过改进透镜结构增加了反射次数，减小了厚度，扩展了焦距。对基于环形孔径超薄透镜为接收端的微光学标签系统进行了整体优化分析，并给出了模拟成像图的对比，结果发现使用6次反射透镜做接收端可以增加系统的接收距离，减小接收图像的畸变。最后利用同态滤波的处理方法，有效地校正了亮度不均匀的接收图像。

为了提高发光二极管(LED)灯具的散热能力，基于烟囱效应原理，设计了一种新型的LED灯具散热结构。运用SolidWorks软件构建三维模型，利用其Flow Simulation插件进行热仿真。当功率为10 W时， LED芯片的最高温度为81.34 ℃；当功率增加到15 W时，芯片的最高温度变为105.54 ℃，高于其安全工作温度(85 ℃)。提出了在基板中间加入蜂巢散热器的改进方案，使LED芯片的最高温度下降了30.54 ℃，并进行了优化实验。研究结果表明：当蜂巢类型为正六边形、蜂巢边长为6.0 mm、蜂巢壁厚为1.0 mm时，LED异形灯的散热效果最好，LED芯片的最高温度为74.47 ℃，散热器质量为47.19 g。当功率为8，12，15，18 W时，LED芯片的最高温度都满足安全工作要求。通过对8 W的LED异形灯样品进行实验测试，证实了研究的准确性。

为解决现有高显色指数发光二极管(LED)光源仍然可能存在富蓝光危害的问题，基于人眼光谱光视效率、辨色函数和光谱响应度函数建立了被测光源光谱与参考光源光谱视觉相似度模型，提出一种以光谱视觉相似度参数(RV)设计高光色品质LED合成照明光源的方法。采用国际照明委员会(CIE)推荐的标准光源D50作为参考光源，将冷白光、暖白光、红色光、绿色光、青色光和蓝色光6种LED组合，通过遍历优化的方法计算各种LED的组合灯珠数量，根据RV＞96的指标要求设计的LED合成光源相关色温范围为4000~7000 K，一般显色指数Ra＞95，符合高光色品质健康照明光源要求，证明了该设计方法的合理性。研究结果还表明，选择不同色温的CIE标准光源作为参考光源，可以设计不同色温要求的高显色性白光。

为进一步阐明基于法拉第效应的磁光调制过程中各因素之间的相互影响机理，引入了多场耦合理论，结合麦克斯韦方程并综合考虑磁场作用下物质结构内部参数的变化，构建了偏振光在磁光耦合条件下的传输模型，得到了法拉第旋转角的最终表达式，并利用基于有限元的多场耦合软件进行耦合模拟和数值求解。仿真结果表明，在10 A电流激励螺线管产生0.0373 T的磁感应强度下，入射波长为1064 nm的偏振光通过长度为3 cm的铽镓石榴石(TGG)磁光玻璃后，发生了2.245°的偏转，在同等条件下，通过MR3-2磁光玻璃时发生的偏转角为2.023°。通过对比仿真结果与理论计算结果，验证了磁光耦合机理模型的正确性。

传统的偏振成像技术存在偏振成像实时性差、多光谱偏振成像困难和无法实现高光谱偏振成像等问题。针对这些问题，提出了一种新的基于信号调制解调理论的偏振成像理论，并根据该理论提出了一种基于光栅色散的光谱调制型高光谱偏振成像仪。该偏振成像仪首先测得被偏振调制过的光谱信号，再经过频域滤波与反演计算获得高光谱图像与偏振图像，因此该偏振成像仪可实现高光谱全偏振成像,并且可将高光谱成像与偏振成像完美融合。通过仿真实验验证了所提偏振成像仪在理论上的正确性。

以兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)为研究站点，利用该站微波辐射计资料、地基微脉冲激光雷达资料以及对应的星载CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)激光雷达(天基)资料反演边界层高度。微波辐射计温度资料采用气块法，微脉冲激光雷达后向散射信号资料采用曲线拟合法和小波变换法(Haar小波变换法与Mexican Hat小波变换法)，CALIPSO Level 1散射廓线采用最大方差法与Mexican Hat小波变换法，同时利用Level 2气溶胶层产品获得边界层高度。相比于应用于微脉冲激光雷达资料，小波变换法在应用于CALIPSO Level 1资料时对小波振幅的初值更加敏感。对比三种资料反演的边界层高度，微波辐射计资料与微脉冲激光雷达资料的结果更加相近，且显示出明显的季节变化,夏季达到最大值，这也与CALIPSO Level 2的结果一致。但是利用CALIPSO Level 1资料得到的边界层高度随季节的变化不明显。

为解决二维(2D)激光测距传感器在自主导航小车中的位置标定问题，提出了一种新的标定方法，首先根据小车直行时的轨迹方程和传感器的姿态信息，求解出传感器在小车中的姿态；然后根据小车原地旋转时传感器、小车控制点的轨迹以及相位关系，计算出传感器在小车中的位置。实验结果表明，该标定方法简便、精确、可靠，标定精度满足小车导航的要求。

以新疆于田绿洲为研究区，利用四极化PALSAR-2数据进行多种目标极化分解处理，获取相应的极化特征参数。通过目视判读选取噪声较少的11种极化参数作为最佳特征信息对支持向量机分类法进行训练。多种极化分解方法与Wishart分类方法及支持向量机分类法相结合，提取研究区不同程度的盐渍化信息。经过目视判读和实地野外考察，结合Landsat-8陆地成像仪影像对分类结果进行定量分析和验证。由混淆矩阵的计算分析可知，相比Wishart分类方法，支持向量机分类法将分类精度从80.48%提高到88.00%，将Kappa系数从0.73提高到0.83。结果表明，单独的相干分解不能充分挖掘PALSAR-2数据包含的丰富信息，将目标极化分解参数用于特征信息分类处理，可以达到较好的分类效果；利用全极化PALSAR-2数据，结合目标极化分解方法和支持向量机分类法提取盐渍化信息有一定的优势。

利用中低分辨率合成孔径雷达(SAR)影像，通过灰度共生矩阵提取不同纹理窗口大小的纹理特征来构造差异影像，并结合Otsu阈值分割方法来获取变化图像。实验结果表明，当检测地物单一、变化较明显的区域时，通过选用均值纹理特征并结合相应纹理窗口，中低分辨率SAR影像能够满足变化检测精度的要求。

介绍了基于分布式反馈(DFB)激光器作为光源的离轴积分腔吸收光谱装置，并将其应用于高纯氮气(N2)以及标准甲烷(CH4)中水汽含量的测量。将中心波长为1392 nm的出射光，通过准直器耦合到长度为60 cm，由两片高反射率镜片组成的谐振腔内，透过腔的信号经过聚焦后由光电探测器接收。利用CH4标准气体在不同压强下对腔镜的反射率进行校准。当腔内的压强为1.599 kPa时，镜片的反射率可达到0.99843±0.00003。选取H2O在7189.344 cm-1和7185.597 cm-1处的谱线分别对N2和CH4中的水汽进行测量。在200 s采集时间内，最佳噪声等效吸收系数分别为1.65×10-8 cm-1和3.75×10-8 cm-1，对应的体积分数探测极限分别为2.28×10-6和4×10-6。采用本波段最强的吸收谱线(7181.155 cm-1)，探测极限可以分别提高24倍和19倍左右，达到95×10-9和210×10-9。若采用反射率更高的镜片，结合最强的吸收谱线，则该系统水汽体积分数的探测极限可以达到10-12量级。

近红外光谱分析作为石油勘探过程中油品成分鉴别的一种重要手段，多年来引起人们的广泛关注和深入研究。针对石油勘探过程中油藏井温度高、空间局促等苛刻环境条件，研制了一种能够在高温环境中连续稳定工作的实用化微型近红外光谱分析仪，其体积为154 mm×66.5 mm×38 mm。该微型近红外光谱分析仪采用凹面光栅作为分光元件，针对油气特征波段进行理论计算和Zemax软件仿真，设计出通量高、杂散光少、成像优质的全息凹面光栅。探测器选用Hamamatsu公司二级半导体制冷线阵电荷耦合器件(CCD)，通过合理的光路设计和紧凑的结构布局，实现了在70 ℃的高温环境下稳定工作。通过标定及相关性能测试，结果表明：该微型近红外光谱分析仪光谱范围达到1550~1890 nm，分辨率优于4.8 nm，波长准确性±1.1 nm，信噪比1202∶1；利用该光谱分析仪对0#柴油和水的吸光度进行了应用实验，结果充分证明该系统的实用化水平。