针对毫米波辐射图像中目标定位的问题，提出了一种基于区域标记的毫米波辐射图像金属目标定位算法。该算法通过分析金属的毫米波辐射特性以及毫米波辐射图像的特点，利用区域标记算法对图像中金属目标进行分割，并引入基于面积的虚假目标去除准则，采用计算重心的方法实现了金属目标的定位。实验表明，该算法既能对图像中单个金属目标又能对图像中多个金属目标实现准确定位，且不论目标的外形如何，都能得到其精确的中心坐标，为下一步目标的选择与跟踪提供了依据。

针对淹没在1／f分形噪声中的有用信号恢复问题，提出了一种基于小波变换与Kalman滤波的多尺度滤波算法。首先将带有1／f分形噪声的信号分解成多尺度的子带信号，通过小波变换对1／f分形噪声的白化作用，消除了1／f分形噪声的自相似性和长程相关性。然后在小波域内，利用Kalman滤波实现了噪声和有用信号的分离，估计出了各子带中的有用信号。最后进行小波重构，较好地恢复出淹没在1／f分形噪声中的有用信号。仿真实验表明，使用多尺度Kalman滤波器能有效地抑制分形噪声，显著地提高了信噪比。

肿瘤的测量是临床诊断和放射治疗评价的重要指标。首先对分割得到的肿瘤区域采用多边形近似法计算肿瘤面积，并通过采样的部分面积数据进行切比雪夫多项式最小二乘拟合，获得反映肿瘤面积变化规律的多项式，将多项式在包含肿瘤的切片范围进行积分计算肿瘤体积，在较少的数据量条件下提高了测量的精度。实验证明该方法具有一定的实用价值。

当光束具有较大的发散角或光束束腰可与波长相比拟时，傍轴近似不再成立。用微扰级数法处理非傍轴光束的传播问题，数值计算发现，对受硬边光阑限制的光束，由于高频分量的贡献，当传输距离较大时，高阶级数解的修正效果不好，甚至失效，级数解的有效范围将受到很大限制。在标量衍射理论角谱表示的基础上，以平面波圆孔衍射为例，给出了衍射场的非傍轴修正解，得到的非傍轴修正解避免了级数解本身在数学上的发散性问题，并在一定条件下，可过渡到级数解，并且指出在近场或非傍轴区对傍轴解进行高阶修正的必要性和有效性。

从部分相干光束的传输定律出发，得到了部分相干光束刀边衍射时的远场光谱的表达式。根据该表达式对衍射场中的光谱进行了理论研究。研究的结果表明：衍射场中的光谱将随着观察点位置而改变，并且对于固定观察点，其光谱将随着相对空间相干度以及光束透过率的变化而变化。

微腔模式特性的研究是微腔各种应用的基础。采用时域有限差分方法(FDTD)可以获得微腔模式的频谱响应特性。通过对平面平行腔的验证，发现FDTD方法可以获得同理论较吻合的结果。对平面圆腔的回音壁模(WGM)腔模特性的分析表明；这种腔体尺寸同波长相当的谐振腔具有较好的选模特性。通过腔边界由两个带变形参数的圆弧所构成的平面异型微腔在不同变形参数下模式特性的细致研究，则发现通过改变腔形可以达到改善腔模模式特性的目的，这表明优化腔形设计是优化腔性能的一条可行思路。

运用传播圆－变换圆的理论对LD端泵固体激光器常用的三种谐振腔(平平谐振腔、左凹右平谐振腔、左平右凹谐振腔)和左凸右平谐振腔的腔型结构及相关结构参数对激光器输出功率与模式特性的影响做出了系统的分析。得出腔长较短的谐振腔激光输出功率较大而且可有稳定的TM₀₀输出，以及左凹右平谐振腔和左凸右平谐振腔具有光学镇定器的作用。用平平谐振腔固体激光器所做的实验结果与用传播圆－变换圆的分析结论相符。对今后如何获取激光器优化输出特性有一定的意义。

固体激光器的脉冲稳定性限制了激光器在很多方面的应用。从被动锁模Cr⁴⁺∶YAG激光器腔内脉冲的传播方程出发，得到了带噪声的非线性Schr?dinger方程，进一步分析了脉冲在激光器腔内的时间传播形式，建立了锁模Cr⁴⁺∶YAG固体激光器振脉冲参数的线性扰动方程，推导出了脉冲参数波动的动力学方程以及时间和相位的均方根波动关系式。提出了一个减少锁模Cr⁴⁺∶YAG固体激光器脉冲时间抖动的实验方案，旨为锁模Cr⁴⁺∶YAG固体激光器能够用作光纤通信和量子通信中的光源提供理论上的帮助。

报道了角锥棱镜腔Nd³⁺∶YAG激光器的被动锁模理论分析和实验研究。理论分析并数值模拟了角锥棱镜旋转导致的腔内偏振态和光强的变化。利用偏振镜得到了线偏振的脉冲激光输出，并且和角锥棱镜一起改变腔内偏振态。实验中通过旋转角锥棱镜改变腔内的偏振态，调节腔内光强，得到被动锁模和被动调Q两种状态的脉冲输出，与理论分析的结果相一致。

依据微空心阴极自持的辉光放电结构，设计了一款新颖的微小放电结构。用空气进行了有关的放电实验，稳定的直流辉光放电，放电气压最大能够达到66．7 kPa。放电的伏安特性具有正的斜坡，放电能够稳定地运行，而不需要个体镇流电阻。在气压为40 kPa和放电电流为60 mA时，放电等离子体中的电流密度估计为0．048 A／cm²，功率密度估计为52．8 W／cm³，电子密度估计为2．7×10¹³cm^－3。实验结果表明：这种高气压、大体积、高电子密度的放电等离子体能够用作小型激光器的工作介质。

量子隐形传态是一种典型的量子通信方式，它用经典辅助的方法来传送量子态，并引入了量子纠缠的特性。实现隐形传态的量子回路形式有很多，为了更有效地传递量子态，本文在Brassard回路的基础上提出一个改进的量子回路，它具有更简洁的结构，并能实现量子隐形传态。

提出了一种利用单模腔场与三能级原子的共振相互作用制备多个分离腔场的纠缠态的方案。首先研究两个分离腔场产生纠缠的情况，然后推广到N个分离腔场纠缠的情况。

通过求解系统的Milburn方程，研究了两能级原子与双模SU(1，1)相干态光场相互作用系统中原子的布居数反转，分析了内禀退相干、双模光子数差和平均光子数对原子布居数反转的影响。结果表明，双模光子数差不为零时，原子布居数反转具有明显的崩塌和回复现象；当平均光子数减小时，崩塌和回复现象将逐渐消失；存在内禀退相干时，仍存在崩塌和回复现象，但随着时间的演化，Rabi振荡的包络值将衰减到零。

利用光学传输矩阵法，研究了一维多层介质光子晶体的禁带特征。分析讨论了介质层排列、折射率及几何厚度等因素对光子晶体禁带的影响，进一步数值计算研究表明四层介质以上的光子晶体会因介质层排列顺序不同而产生不同的光子禁带，利用这一特点设计了一种新型的光子晶体滤波器，并研究了其窄带滤波特性。

基于施密特正交化的原理，在产生正交混沌载波的基础上，提出并实现了一种基于混沌的正交调制通信系统。仿真结果表明，对单用户和多用户通信，在有信道噪声和多径干扰的情况下，该系统比CSK和QCSK混沌通信系统都有较好的性能。此外，该系统结构简单，易于实现。

量子阱中的非线性光学效应因其潜在的实用价值而引起了人们的广泛的关注，而量子阱内带间的光学吸收问题对研究远红外光学探测器等光电子器件具有重要的理论指导意义。用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了双曲型量子阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数的表达式。因双曲型量子阱中有一个可调参数，随着参数的增加，阱宽将相应增加，因此势阱的形状以及阱内的非线性光学吸收率将随参数变化而发生规律性的变化，并且当入射光强增强到一定程度会出现较强的饱和吸收现象，通过对这些规律的研究从而为实验研究提供了必要的理论依据。

纳米结构制作技术中，原子光刻具有独特的优势。为了能够达到纳米制作的要求，并得到所需的沉积条纹，设计了一套实验装置，并分别对原子光刻技术中的原子源、激光系统、稳频系统、原子准直系统和沉积结果进行具体的分析。根据所设计的实验装置，采用分步实验的方式，对各子系统进行了相关数据的采集和测试。其中，稳频精度达到了0．26 MHz精度，铬原子发散角经激光冷却系统由4．5 mrad降低到了0．9 mrad，最后沉积的纳米条纹间距为234 nm条纹高度约为0．276 nm。

激光测高仪是测量激光脉冲的飞行时间来获得测高仪与探测目标之间的距离，因此激光飞行时间测量的准确性是衡量其系统能力的根本指标。文中阐述了时间间隔高精度测量技术及其最新进展。介绍了传统的测量时间间隔的方法的不足，引入了插入法。并采用粗测和精测相结合的方法来满足大范围、高精度的测量需求。文中详细介绍了模拟插入法、Vernier法、延时线法以及时间数字转换法在FPGA新技术中的应用。

激光测高仪是测量激光脉冲的飞行时间来获得测高仪与探测目标之间的距离，因此激光飞行时间测量的准确性是衡量其系统能力的根本指标。采用了一种专用的时间数字转换芯片设计了时间间隔测量模块，它采用延时线技术，测量频率快，时间分辨率高，受外界环境干扰小，完全适合激光测高的要求。在给出软硬件实现方法的同时，也给出了测量结果。

多模量子点阵列的光致荧光(PL)光谱的温度依赖性研究对于实现高效的量子点光电器件有着非常重要的意义。利用速率方程模型模拟不同密度量子点阵列中的载流子动力学过程。研究表明，高密度量子点阵列中不同尺寸量子点族的PL强度表现不同的温度依赖关系；而低密度量子点阵列不同点族PL强度均随温度衰减。高密度量子点阵列中，载流子被热激发到浸润层后，部分地被大量子点再俘获，即在量子点族间转移；低密度量子点阵列中不同量子点族间的载流子转移受到限制。不同量子点族光致荧光强度比的最大值强烈地依赖于量子点的激活能差。

通过考虑不同因素对压应变和张应变量子阱激光器阈值电流和特征温度的影响，得到了俄歇复合和非俄歇复合对阈值电流起主要作用的转变温度T_c，小于T_c时，主要是非俄歇复合；大于T_c时，主要是俄歇复合，而且张应变量子阱激光器转变温度要比压应变量子阱激光器的转变温度要高；张应变量子阱激光器与压应变量子阱激光器相比，阈值电流更低，特征温度更高。

报道了γ射线辐照对薄膜材料碲镉汞(Hg_1－xCd_xTe)制备的中波红外焦平面列阵探测器性能的影响。γ射线辐照的剂量依次为3×10⁶rad、9×10⁶ rad、2×10⁷rad。测量了器件在辐照前及各个剂量辐照后的Ⅰ－Ⅴ特性、黑体响应、噪声等性能参数。通过分析实验数据，发现器件的暗电流，噪声随辐照剂量的增加而增大，黑体响应随辐照剂量的增大而减小。其中Ⅰ－Ⅴ特性受辐照影响最大，黑体响应和噪声对辐照不是很敏感。这些表明随着辐照剂量的增加，器件的性能逐步衰退。

设计了与125Mbps聚合物光纤局域网兼容的自由空间光通信系统，以实现楼宇间的数据通信，克服聚合物光纤传输距离较短的缺点。自由空间光通信包括发射和接收两个部分，发射部分由650nm半导体激光器，驱动电路和准直扩束镜组成，接收部分由接收透镜和光电探测器组成。半导体激光器的调制发射功率为3 dBm，光电探测器的探测灵敏度为－27 dBm。分析了大气对光信号的衰减以及大气湍流造成的光斑抖动对通信的影响，记录了系统的信号传输波形和通信眼图。实验表明，自由空间光通信可以延长聚合物光纤局域网的通信距离，使其在实际工程中的应用更加灵活。

为了解决干涉型光纤传感器中光源频率调制深度与干涉仪光程差的相关性，以及压电陶瓷(PZT)调制的高频限制和非线性效应，设计了全保偏光纤马赫一泽德干涉仪结构，引入保偏光纤波导相位调制器替代常见的光源调制及PZT调制，采用低噪声单频保偏光纤激光器作为光源，通过相位载波零差解调方法，实现了微振动信号的保真拾取。通过波导调制器的引入，增加了系统的灵活性和频响范围，并使灵敏度达到了10^－5rad／Hz^1／2量级。