将光束动态分布的概率分析加入到传统稳定性设计过程之中，提出了一种基于动态分布的光束稳定性分析方法，并以大型激光驱动器中的空间滤波器为分析对象，讨论了在不改变光学参数的基础上，如何利用该方法对滤波器的结构特性进行优化。结果表明，该方法能够对元件间的相对参数值提出要求，有别于传统方法仅着眼于提升单个元件的稳定性的设计思路。与传统方法共同运用，同时对光束的动态范围和分布类型进行优化，能够进一步改善系统的稳定性，为装置运行提供稳定可靠的基础平台。

太阳能是规模最大的可再生能源，为充分利用这一资源，太阳光直接抽运激光器是一种明智的选择。提出并搭建了采用两级会聚系统的太阳光抽运激光器系统。使用菲涅耳透镜作为大口径成像型第一级会聚系统，漫反射锥形聚光腔作为非成像型第二级会聚系统提高入射太阳光到工作物质的耦合效率。采用Nd:YAG晶体作为工作物质，获得了2.85 W的激光输出，从太阳光到激光的转换效率为0.43%。从菲涅耳透镜会聚效率、聚光腔内激光棒轴线上的功率分布等会聚系统方面和激光输出特性方面分析了该太阳光抽运激光器的性能；探讨了转换效率低的原因，并提出了相应的改进措施。

针对大功率激光二极管(LD)的冷却需求，基于沸腾空化耦合效应，以及场协同理论，研制了一种微通道两相冲击强化相变热沉，封装腔长1.5 mm的LD线阵。实验测试了连续功率LD输出0～100 W时的电光转换效率以及电流输出功率等特性，冷却工质采用R134a，磁驱齿轮泵电机转速23 Hz时热沉热阻为0.211 ℃/W。结果显示微通道相变热沉具有良好的取热能力，能够满足大功率LD的散热要求。与改进前的热沉相比，基于场协同理论优化了的两相冲击热沉，热阻明显下降。

对用于ArF准分子激光器的CaF2衬底进行了表征实验研究。采用分光光度计测量了CaF2衬底的透射光谱和反射光谱，利用激光量热法测量了CaF2衬底吸收，分别利用原子力显微镜（AFM）和白光干涉仪（WLI）测量了CaF2衬底的表面粗糙度，并计算了功率谱密度（PSD）和表面散射，最后分别测量了CaF2衬底的荧光光谱、红外光谱和拉曼光谱。激光量热法测量5 mm厚准分子级CaF2衬底的吸收结果为922×10-6。AFM和WLI测得的CaF2衬底表面粗糙度均方根值分别为0.22和1.24 nm，计算表面散射损耗分别为0.005%和0.25%。荧光光谱在紫外（UV）级CaF2衬底中检测到Ce3+等杂质离子。红外光谱和拉曼光谱在CaF2衬底表面没有检测到水气和有机污染物。实验结果表明，激光量热法可以精确地测量和评价准分子级CaF2衬底的吸收，表面粗糙度的测量结果需要与散射的实测结果综合起来进行评价，荧光和红外等光谱技术是检测CaF2衬底内部痕量杂质及表面污染的有效手段。

光学元件上不可避免地存在的“缺陷”会对传输光束产生局域振幅和相位调制。基于菲涅耳衍射积分，建立了高斯光束经局域相位调制后的传输模型，得到了高斯光束经有限多个小尺寸局域相位调制后的光强分布和角谱解析式，详细研究了相位调制尺寸与调制深度对光束光强分布和角谱的影响。结果表明，不同调制尺寸、调制深度对高斯光束在传输过程中的影响相似。且调制深度越大，产生的最大光强越大。相位“缺陷”尺寸越大产生的最大光强的位置离“缺陷”越远，随着调制深度、尺寸的增大和调制位置距光轴距离越近，低频区的角谱越小，中高频区的角谱越大。

通过对分布式相位板和光谱色散匀滑技术联用的模拟计算，分析了联用实验中焦斑的变化，论证了非设计采样点光强的不可控性对焦斑匀滑质量的损害。模拟结果证实了光谱色散匀滑技术对色散方向上的焦斑均匀性的改善，焦斑不均匀性由58.30%降为19.50%。通过分析焦斑不均匀性与光谱色散匀滑积分时间的关系，发现5~6个光谱色散匀滑调制周期时得到最优匀滑效果。对焦斑频谱的分析显示，光谱色散匀滑技术可以有效抑制由非设计采样点光强引入的高频成分，26.3 μm内的光强调制被平滑，同时很好地保持了由分布式相位板决定的焦斑低频包络，在实验与模拟中均得到很好验证。为进一步的分布式相位板与光谱色散匀滑技术联用设计提供了理论依据。

采用激光熔覆技术在45#钢表面制备NiAlBSi高温合金涂层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针、显微硬度计、摩擦磨损试验机和热重分析仪，对不同激光扫描速度下合金涂层的相组成、微观组织、成分、显微硬度、耐磨性和高温抗氧化性进行了分析。研究结果表明，不同激光扫描速度下合金涂层皆是由树枝状NiAl金属间化合物构成。随着扫描速度的增加，由于树枝晶逐渐细化，合金涂层的硬度增加，但耐磨性能和抗高温氧化性则呈现出先增后降的变化趋势，在激光扫描速度为4 mm/s时，合金涂层具有最好的耐磨性能和抗高温氧化性能。

基于有限元计算软件MARC，对16 mm厚低合金高强钢激光填丝多层焊温度场和应力场进行了三维数值模拟。利用生死单元法，采用热流密度线性衰减高斯圆柱热源模拟匙孔效应，双椭球模型模拟焊丝受热过程。计算结果与实际结果对比，两者基本吻合。计算结果表明，层间保温能够有效降低接头冷却速度，减小激光填丝焊残余应力，改善厚板多层焊接头性能；多层焊应力集中主要位于中下部焊道及其热影响区；焊接中坡口有收缩趋势，焊后工件有一定角变形。

激光立体成形(LSF)技术是一项基于同步送粉激光熔覆技术的先进增材制造技术。粉末流的输送对于沉积层的形成至关重要。通过建立载粉气流的湍流模型并基于粉末颗粒在气体湍流中的运动分析，采用数值模拟方法建立粉末流输送的数学模型，并利用Fluent软件进行求解，从而获得粉末流的质量浓度分布。将实验测量结果与模拟计算结果进行对比分析。结果表明，计算结果与实验测量结果比较吻合。对比粉末粒径范围为50~240 μm的粉末流和粉末粒径范围为65~75 μm的粉末流的模拟结果发现，在相同送粉工艺条件下，粒径分布范围不同则粉末流颗粒质量浓度有明显差异。

利用改进的脉冲Nd:YAG激光器，对激光冲击打孔加工无锥度直孔进行了实验研究。在优化激光脉冲峰值功率和脉冲能量、辅助气压参数的基础上，通过比较实验证明，能量递增组合脉冲是实现无锥度直孔加工的有效方式，增加脉冲组合中脉冲的个数可加工出负锥度的孔；激光焦点位置是影响孔锥度的重要因素，焦点位于材料表面上方1.1~1.7 mm有利于减小锥度。在厚度为1.5，3.0 mm的镍基高温合金材料上，获得孔径分别为480，510 μm的直孔，重复打孔孔径误差约30 μm，孔锥度<1%。给出了可实用于激光冲击打孔的直孔加工方法和脉冲激光器，并可用于其他材料的加工。

在对16 mm厚11CrNi3MnMoV低合金高强钢采用激光-熔化极活性气体保护焊（MAG）复合多层焊技术实现可靠连接的基础上，对焊缝和母材的硬度、拉伸、冲击性能进行分析，并从断口特征方面对其断裂原因和机制进行研究。结果表明，焊缝抗拉强度达到817 MPa，比母材高13%，其断口韧窝相对细小均匀，而母材断口的粗大韧窝明显多于焊缝，表明焊缝强度高，母材韧性好。冲击试验中随着温度降低，母材冲击功保持稳定，而焊接接头冲击功逐渐减小，-40 ℃左右发生延脆性转变。焊缝断口主要存在韧性断裂区和脆性断裂区，而母材只存在韧性断裂区。

针对激光辅助预应力成形问题，建立了相应的有限元模型，并进行了实验验证。通过无量纲参数，研究了预应力水平和激光工艺参数对激光辅助预应力成形效率的影响规律。结果表明，在弹性范围内，预应力越大，成形效率越高；在扫描速度和功率密度给定的情况下，成形效率随光斑半径增加而增加；在扫描速度和光斑半径给定的情况下，成形效率随功率增加而增加；在光斑半径、输入能量给定的情况下，成形效率随扫描速度增加而增加。

Z轴提升量与单层堆积高度的匹配是高质量倾斜薄壁件激光熔覆成形的关键因素，因此，提出变Z轴提升量法对圆弧截面倾斜薄壁件进行熔覆成形。在三轴开环条件下，通过熔覆成形竖直和倾斜薄壁件试验，得到偏移量ΔX与提升量ΔZ之间的关系曲线。结果表明，随着偏移量的增大，提升量逐渐减小，且当ΔX在0.06~0.08 mm区间段时ΔZ减小最快；成形的倾斜件最大倾斜角为36.6°。由关系曲线计算出圆弧等分点处的偏移量和提升量构成二维数组，再用Matlab对数组按圆弧形状筛选组合，模拟出优化的截面轨迹规划路径。采用模拟得到的逐层偏移量和提升量组合，熔覆136层，成形出圆弧截面倾斜薄壁件，成形高度尺寸最大偏差0.78 mm，与模拟结果相符，验证了变Z轴提升量法熔覆成形圆弧截面倾斜薄壁件的有效性。

采用NdYAG激光器切割自动流量平衡阀过流曲线，以切缝宽度、切口表面粗糙度和熔渣量作为衡量指标，研究输出电流、扫描速度、焦点位置、辅助气体种类和压力对自动流量平衡阀过流曲线切割质量的影响。获得了较为理想的切割工艺参数：输出电流为175 A，脉冲宽度为0.3 ms，脉冲频率为70 Hz，扫描速度为40 mm/s，氧气压力为1.0 MPa，离焦量为0。采用该工艺参数，切割出了高质量的过流曲线。

激光除锈是一种利用激光去除金属锈蚀物的新颖去锈方法，激光除锈过程的实时监测系统是检测激光除锈效果的关键技术。采用价格便宜的光电二极管探测器件，检测除锈过程中激光诱导等离子体的光强信号，并利用示波器将其转换为电压信号。根据不同激光能量辐照时峰值电压的变化可确定清洗阈值，根据同一点多次辐照的峰值电压变化可判断锈蚀层是否清除干净。这种检测方法快速有效、操作简单且成本低，为分析和控制激光除锈工艺提供了依据。

在激光金属直接成形过程中，为了使熔池在凝固时始终保持合理的温度梯度从而使成形件内部柱状晶组织自基板起从下到上延续生长，在成形316 L实体墙过程中采用液氩喷射冷却的方法降低成形件的温度；分析了液氩喷射冷却对实体墙金相组织和显微硬度的影响。结果显示，采用液氩喷射冷却能有效缓解激光金属直接成形过程中成形件内部的热积累现象，使柱状晶组织在实体墙内部从基板开始从下到上延续生长，一次枝晶间距最大处约为12 μm，并且提高了实体墙零件的显微硬度值。

散斑噪声会影响调频连续波(FMCW)相干激光雷达的拍频信号质量，进而影响雷达的探测性能。为衡量该影响并优化系统设计，采用几何光学近似的方法对散射场进行了简化处理。通过蒙特卡罗模拟仿真建立了散斑噪声对系统拍频信号强度的影响模型，并优化了系统光学天线孔径的设计。系统测试实验结果表明，拍频信号的强度与粗糙面高度和波长的比值成负指数关系，且弱散射表面的信号强度衰减更快。实验结果与理论和仿真分析相吻合，优化设计后的系统可对存在散斑噪声的拍频信号进行有效探测，且其测距和测速误差分别小于1 cm和0.05 cm/s。

针对雨雾共存的特殊天气条件下大气衰减计算模型误差较大的问题，由雨雾天气的物理现象入手，对现有模型进行修正，提出更为精确、合理的大气衰减计算模型，并采用该模型对无线光通信系统的链路余量进行仿真分析。结果表明，采用已有的理论模型计算将引入较大的系统误差，而修正的计算模型更加精确。提出的修正模型和分析结论对无线光通信及其他相关领域中大气衰减的估计和评价具有重要指导意义。

提出了一种新型的基于数据抽运的光纤光参量放大(FOPA)的多波长(4×40 Gb/s)全光3R再生实现方案。与已有的利用光参量放大技术再生不同的是，所提方案利用4路恶化的数据信号作为抽运光，同时，分析了其再生机理。实验结果表明，对于“1”码和“0”码的噪声均有较好的抑制。利用波长变换和高Q值(1000)的法布里珀罗(F-P)滤波器进行时钟提取，得到均方根(RMS)抖动仅为180 fs的高质量时钟。在多波长全光判决部分，采用了正交极化和双向注入的方法来抑制4个恶化信号之间的相互串扰。最终实现了4路信号的信噪比改善值分别达到2.21、2.79、2.72和1.99的再生实验。

提出并理论分析和实验验证了一种新的产生毫米波的六倍频技术。该方法采用两个相同串联的双电极驱动马赫-曾德尔电光调制器(MZM)，调节第一个MZM的偏置电压使其工作在最小传输模式，只输出奇次光谐波分量，调节第二个MZM的偏置电压使其工作在最大传输模式，抑制所有的奇次光谐波分量。实验结果显示，采用10 GHz的射频（RF）信号驱动这两台MZM后，输出60 GHz的毫米波信号，实现了六倍频。通过测量输出的信号性能指标并与未使用带通光滤波器方案作比较得出经过50 km光纤传输后，输出信号受到色散的影响小。

应用多光子非线性康普顿（Compton）散射模型和时域有限差分方法，研究了多光子非线性Compton散射对可调缺陷层等离子体光子晶体滤波的影响。结果表明，等离子体缺陷层几何厚度不变时，随缺陷等离子体层电子密度的增大，多光子非线性Compton散射使缺陷模透射峰频率向高频方向迅速移动，缺陷模中心频率向高频方向近乎线性地迅速移动。等离子体缺陷层厚度增大时，多光子非线性Compton散射使缺陷模的中心频率向低频方向移动；厚度增加到一定值时，在带隙上边沿处产生一个高于Compton散射前频率的缺陷模频率。

利用转移矩阵法研究了含单层负折射率缺陷的一维光子晶体缺陷模的光学特性。结果表明，随着缺陷层厚度的增加，缺陷模的频率呈现分阶段的变化。第一阶段为单调递增，第二阶段为过渡过程，第三阶段为单调递减。这些性质与缺陷层为正常材料的相应结构有很大的不同。尽管第三阶段与之有点相似，但此时移动的速度却较大。研究还发现，整个过程缺陷模移动得比缺陷层为正常材料时要快。

研究了两束激光作用下的上转换三维(3D)立体显示，所用材料为ZBLANPr，Yb氟化物玻璃。所用的两束激光是波长分别为960 nm（半导体激光器）和820 nm（Ti宝石激光器）。对Pr3+离子双频上转换发光进行了研究，分析了上转换发光强度与抽运光强度和离子掺杂浓度的关系，从而得出了实现较清晰双频上转换3D立体图像的实验条件。ZBLAN玻璃为双频上转换3D立体显示的基质材料，主要由于其有非常好的声子光谱声子频率小于580 cm-1；当激光强度很小时，上转换荧光强度将随着两抽运激光强度的增加而线性增加；ZBLAN玻璃中Pr3+离子和Yb3+离子的最佳掺杂摩尔分数为0.5%和1.5%。

以二茂铁甲醇为原料，经Wittig反应后与2,6-(双胺基)-苯并［1,2-d-4,5-d′］双三唑-4，8(2H，6H)-二酮缩合，合成了一个D-π-A-π-D结构的二茂铁席夫碱类金属有机三阶非线性光学材料。化合物结构经1H NMR，MS表征确认。测定了该化合物的紫外可见吸收光谱，用简并四波混频（DFWM）检测了其三阶非线性参数，检测波长为800 nm；脉冲宽度为80 fs。该化合物的三阶非线性极化率χ(3)值为3.67×10-13 esu(静电单位)，分子二阶超极化率γ值为3.49×10-31 esu，表明该化合物具有良好的三阶非线性光学性能，优于现有的二茂铁类金属有机材料。探讨了分子结构对三阶非线性光学性能的影响，长共轭链、强电子离域能可提高分子三阶非线性光学性能。

借助于Cr4+,Yb:YAG激光放大器抽运动力学模型，在浓度(原子数分数)厚度(mm)积为15%·mm、抽运功率密度为20 kW/cm2的情况下，对不同口径、不同掺杂浓度的Cr4+,Yb:YAG晶体放大器中的储能进行了模拟计算。计算表明，在不掺入Cr4+的Yb:YAG晶体中，随着Yb3+浓度的增加（横向尺寸不变）和横向尺寸的增加（浓度不变），最终获得的储能密度反而减小。但在混合掺入Cr4+后，放大器中的储能将受到Cr4+浓度的影响，在Yb3+的浓度和横向尺寸一定情况下，放大器中的最大储能随Cr4+的增加将先增加，后减小，即：在一定情况下，为了获得放大器中最大的储能，掺入的Cr4+离子浓度有一优化值，这一优化值将由Yb3+离子浓度和介质的横向尺寸确定。

为了获得最优化的光子晶体零色散慢光结构，在传统的光子晶体线缺陷波导结构的基础上，进一步在线缺陷上下两侧各引入了两排方形空气孔，并进一步优化了这两排方形孔的结构参数。通过平面波展开法(PWE)与时域有限差分法(FDTD)进行数值分析表明，这种新型结构的光子晶体波导能够在中心波长1550 nm处实现带宽为8.34 nm、平均群折射率为61、群速度色散(GVD)为104量级的理想宽带慢光。

在室温、10 Pa氦气氛围中，采用脉冲激光沉积（PLD）技术，通过在烧蚀羽辉正上方距靶面不同位置垂直引入一束氦气流，在烧蚀点正下方与烧蚀羽辉轴线平行放置的衬底上沉积了一系列纳米Si晶薄膜。扫描电子显微镜（SEM）、拉曼（Raman）散射光谱和X射线衍射（XRD）谱检测结果均表明，纳米Si晶粒在距靶一定的范围内形成，其尺寸随与靶面距离的增加先增大后减小。在分析衬底上的晶粒尺寸及其位置分布的基础上，结合流体力学模型、成核分区模型、热动力学方程以及晶粒形成后的类平抛运动，计算得出了纳米Si晶粒的成核区宽度为56.2 mm。

针对激光致盲**的特殊要求，借助Macleod和TFCalc软件，选择H4和YbF3作为高低折射率材料进行膜系优化设计，采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积技术，通过正交矩阵实验对材料的工艺参数进行调整和优化，在蓝宝石基底上，制备了符合要求的宽带增透膜。镀膜后的蓝宝石基片在532、808、905、980和1064 nm波长处的透射率大于97%，中红外波段3~5 μm的平均透射率大于92%。通过内保护层技术的引入，进一步提高了膜层的激光损伤阈值。该薄膜可以同时满足多个激光波长的使用要求，拓宽了其应用范围，降低了使用成本。

在双波长半导体激光(LD)正弦相位调制(SPM)干涉仪中，通过注入电流调制LD波长的同时，光源的输出光强也被调制，影响了测量精度。提出了一种新的双波长LD SPM干涉仪，通过对干涉信号进行处理，得到与干涉信号相位相关的线性方程组，利用该方程组精确计算相位，消除了光源光强调制的影响，使测量误差由6 μm减小至1 μm，并利用该干涉仪与波长扫描技术相结合实现了绝对距离的测量，当待测距离为60~280 mm时，测量结果的重复性为1 μm。

利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术对气体进行长时间实时监测时，激光器波长的漂移会给测量精度造成较大的影响。为了消除这种影响，利用Lab-VIEW设计的数字比例积分微分（PID）算法和软件数字锁相，将激光频率锁定在待测气体的吸收峰上。采用1.653 μm的分布式反馈（DFB）半导体激光器作为光源，结合100 m离散型Herriot吸收池，选择空气中的甲烷作为研究对象，对系统性能进行了测试和分析。结果表明，该系统可以将激光器稳定在±0.001 cm-1范围内，对激光器的漂移起到了很好的抑制作用。系统使用二次谐波测量时1 s积分时间内检测限约为1.8×10-8体积分数，可以满足环境空气中甲烷的长时间监测。该方法可以直接应用于其他痕量气体探测、燃烧诊断等领域。

将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术应用于复合肥样品中N，P和K元素含量的同步测量。选用10个已知样品作为定标样品，使用偏最小二乘法(PLS)分别建立各个元素定量分析的回归模型；然后使用5个待测样品检验这些模型的定量分析结果，并将预测结果与电感耦合等离子体发射光谱法测得的参考含量作对比。结果表明，激光诱导击穿光谱技术能够同时检测出5个待测样品的N，P和K元素的含量，待测结果的平均相对误差（REP）小于8%质量分数，平均相对标准偏差小于7%质量分数，检测极限值分别为0.16%，0.21%和0.50%质量分数。实验验证了LIBS技术同步快速准确测量复合肥中三大营养元素的能力。

电控液晶光栅在卫星激光通信、激光雷达的光束指向应用中具有体积小、光束灵活可控的优势。而获取电控液晶光栅对光波前的相位调制分布则是评价液晶光栅性能的关键。提出液晶光栅调制波前相位的共轭移相干涉测量技术，通过实验对比验证了实测远场分布与近场相位计算远场分布的一致性，由此可实现由近场相位测量的光束指向控制新方法。

提出了一种采用组合滤波窗提高复合光栅实时三维测量精度的新方法，通过对复合光栅相位测量轮廓术(PMP)原理的分析，发现当从采集的变形复合光栅中解调相移变形条纹时，解调精度与滤波窗的选择有关。通过对几种常见滤波窗函数的分析和比较，设计了一种将汉宁窗和矩形窗相结合的新型滤波窗。由于组合窗的滤波精度与物体频谱分布情况（面型情况）有关，在复合光栅三维实时测量中，对频谱成分适中的Peaks函数物体进行数字模拟，得到测量该类物体所需的组合窗口优化参数分布图，用得到的理论数据指导处理频谱成分适中的实物实验，有效提高了复合光栅实时三维测量精度。数字模拟和实验均证实了该方法的有效性和适用性。

在时空二值编码结构光三维成像系统中，一个投影仪像素通常与摄像机图像坐标系的多个像素对应。为提高系统的测量精度及数据密度，提出了一种适用于时空二值编码结构光三维成像系统的摄像机与投影仪图像亚像素匹配方法。根据测量系统的二维传递函数的低通滤波特性和时空二值编码方案，对摄像机采集的图像采用时间正弦拟合的方法求解每个像素处的相位。由于该相位与投影仪图像坐标成正比关系，所以可以实现摄像机与投影仪图像的亚像素匹配。实验结果表明该方法可将系统的测量精度提高1个数量级。在相同实验条件下的测量精度与相位测量轮廓术的相当。

针对积分球开口光谱辐射特性测量的复杂性及紫外波段标准光源不确定度大的缺点，构建了一种基于紫外标准探测器的高精度绝对辐亮度计。用所构建的绝对辐亮度计，以3个波长为例，标定积分球开口光谱辐亮度，修正了250~400 nm波段积分球开口光谱辐亮度曲线。同时，利用该绝对辐亮度计对积分球输出稳定性、积分球开口均匀性以及朗伯余弦特性进行了全面测试。积分球开口3个波长280，313和352 nm处光谱辐亮度定标合成标准不确定度分别为3.2%，3.0%和3.0%，积分球输出稳定性、开口均匀性以及朗伯余弦特性3个波长处合成标准不确定度分别为1.7%，1.6%和1.6%。不确定度分析表明用绝对辐亮度计研究积分球光谱辐射特性与传统的积分球光谱辐射特性研究相比方便可行且精度更高。

基于数字叠栅移相干涉原理，分析了CCD像元尺寸、随机噪声和量化误差对采样后干涉条纹和合成叠栅条纹对比度的影响，并就干涉条纹频率对叠栅移相干涉相位测量精度的影响进行了理论分析和仿真研究。结果表明，随着干涉条纹空间频率的增大，CCD的采样过程、随机噪声和量化噪声会影响叠栅条纹信号的对比度和信噪比，并通过相位解算过程直接影响数字叠栅移相干涉的相位测量精度。以相位测量精度为π/50(折合光程差精度为λ/100）作为判断标准，对应可探测干涉条纹的最大空间频率为0.45 λ/pixel，为后续数字叠栅移相干涉测量范围的研究提供了定量理论依据。

绝对检验消除了参考面面形误差对干涉测量精度的制约，可实现纳米精度的面形测量。对现有主要平面面形绝对检验技术进行了总结比较，运用泽尼克多项式前36项构建被测平面，对边缘噪声、平面原始精度、旋转角度与偏心误差等因素对典型平面面形绝对检验技术测量精度的影响进行了模拟分析。绝对检验对被测平面原始精度、干涉图分辨率和旋转角度误差不敏感，对边缘噪声和旋转偏心误差敏感。实际测量中，旋转轴心对准误差应小于2 pixel，测量中心面积比取95%左右。

为研究激光经运动漫反射目标后光场统计的特性，结合多像素光子计数器(MPPC)的光子统计模型，并利用光子统计二阶矩和均值，得到描述光子数波动的Fano因子。然后对该因子进行曲线拟合，得到衡量赝热光场光子分布杂乱程度的热模数μ，同时可得衡量探测系统增益系数γ和串扰概率ε的组合参数B。实验结果表明，漫反射目标旋转驱动电压从20 mV逐渐变化到1280 mV，回波光子热模数μ从289增加到1229，且随着电压增大，热模数增长速率逐渐减缓。由于探测器增益γ在实验过程中保持恒定，B参数的变化直接反映探测器像素之间串扰概率的变化，结果表明漫反射目标转速增加，MPPC串扰概率ε减小，通过Fano因子的曲线拟合只给出串扰概率的定性描述，得不到增益系数的相关信息。只有对光子统计三阶矩进行分析，才能获得探测器增益及串扰概率的定量描述。

介绍了全息瞄准器的工作原理、特点及应用情况。对全息瞄准器中全息片的再现光束角度在水平和竖直方向微小偏移对“十”字叉虚像偏移角的影响进行了研究，给出了理论分析和实验测量的曲线结果，两者吻合得很好。对全息片的再现光波长漂移对“十”字叉虚像偏移角的影响也进行了定量分析，该分析结果为补偿光路的设计提供了依据。

图像空间分辨率是太赫兹(THz)成像系统的重要技术参数。为了测量系统的分辨率特性，仿照ISO12233标准制作了星形分辨率测试卡。通过对测试卡进行成像，将成像结果进行简单的处理即可获得系统在不同方向上对不同空间频率方波的响应曲线，从而测得系统的调制传递函数。利用自制的分辨率测试卡在已建立的THz点扫描反射成像系统上进行了实验研究，对系统的分辨率特性进行了测量及分析。最终测得该系统的分辨率为1.273 lp/mm，对应的线宽为0.393 mm，测量结果与刀口法所得结果较为一致。分析表明，利用星形分辨率测试卡能够方便地对系统的分辨率特性进行测量分析，直观、准确地得出系统的分辨率上限。

在Cr原子沉积研究中，为了实现Cr原子的激光冷却与汇聚，必须将激光频率锁定在52Cr的425.55 nm7S3→7P04跃迁谱线上。鉴于Cr是高熔点金属，实验中设计并制造了一种通孔型的Cr氦空心阴极放电装置，采用放电溅射的方式制备了Cr原子蒸气，并应用偏振光谱稳频技术实现了激光稳频。该技术简化了实验装置，提高了实验效率。在不需要任何调制器件和锁相放大器的条件下，实验得到了高信号背景比的色散型信号。该信号被用作误差信号，将一台倍频钛宝石激光器的频率锁定在52Cr的7S3→7P04跃迁谱线上。锁定时间大于1 h，激光的频率波动小于±295 kHz。实验表明，该技术适用于高熔点金属的稳频。

为了探究枯草芽孢杆菌萌发后孢子响应甲醛胁迫过程的生理反应及其耐受甲醛机理，利用激光光镊拉曼光谱(LTRS)系统研究不同浓度甲醛胁迫萌发后孢子2 h的响应过程。结果显示，营养细胞和萌发后孢子对甲醛都具有耐受能力，但萌发后孢子对不同浓度甲醛胁迫产生的生理响应效应不同；当萌发后孢子在不含甲醛的培养基中生长时，与生物大分子相应的特征峰强度增加先经历0~0.5 h的延缓期，接着1.5~2.0 h是一个快速上升的过程；当分别用0.4，0.8和1.0 mmol/L甲醛胁迫萌发后孢子时，相应特征峰强度都有一个先上升后下降的过程，峰强下降的时间拐点分别是1.5，1.0和0.5 h。光谱分析结果表明，0.4 mmol/L甲醛的胁迫会对细胞造成轻度伤害；0.8 mmol/L甲醛胁迫会抑制孢子DNA的复制，造成膜脂碳氢链断裂；1.0 mmol/L甲醛胁迫时，细胞在0.5 h内对甲醛产生了剧烈的胁迫响应，导致生物大分子含量在0.5~2.0 h内严重下降，细胞受到严重伤害。

对宽调谐周期极化掺镁铌酸锂光参变振荡器(OPO)进行了实验研究，OPO的抽运源采用的是激光二极管端面抽运的声光调Q NdYVO4激光器，其谐振腔由两个凹面镜构成了简单的线性腔，凹面镜的衬底材料选用氟化钙。通过改变周期极化掺镁铌酸锂晶体的温度(30~80 ℃)和极化周期(29.0~31.5 μm)，OPO实现了信号光波长在1450~1700 nm和闲频光波长在2849.0~3989.4 nm范围内的宽调谐输出。对OPO输出的光谱进行了测量，信号光光谱的半峰全宽均小于0.58 nm，闲频光光谱的半峰全宽小于4 nm。实验结果表明，实测的信号光与闲频光的波长调谐曲线与理论模拟结果非常吻合。

基于三层多晶硅表面加工工艺和自适应光学经验公式，设计并制作了一种静电驱动的16单元连续面形微机电系统（MEMS）变形镜(DM)，并用ZygoNewView7300白光干涉仪对样片的静态特性和动态响应特性进行了测试。静态测试结果表明，器件在150 V电压下的最大形变量为0.667 μm，相邻单元之间的交联值为9%，镜面位置重复性为10%。动态测试结果表明，器件对正弦驱动信号的响应时间小于30 μs，响应曲线近似为一条余弦曲线，谐振频率为36 kHz。该变形镜可用于自由空间光通信、激光光束整形、波前畸变校正、投影显示、生物医学成像和人眼视差校正等重要领域。