报道了一台输出功率达50 W量级的采用808 nm高功率激光二极管双端抽运的Nd∶YVO4复合晶体基模固体激光振荡器。双端抽运结构和复合晶体的采用有效地降低了激光晶体中的热效应，可在晶体中获得更加均匀的热分布和增益分布。使用非对称平平腔动态稳定腔结构，使激光器的两个稳定区分离，并使其运行在稳定区I中，这样不仅可以进行高功率抽运，而且可以获得很低的失调灵敏度。对谐振腔腔长进行优化后，在抽运功率约104 W时获得了最高51.2 W的基模连续激光输出，基模光光转换效率达49.2%；通过在腔内插入声光调Q器件，获得了重复频率在50～600 kHz之间连续可调的脉冲激光输出。重复频率在100～600 kHz之间时，平均输出功率可基本稳定在49 W，脉冲宽度从18.2 ns增加到85 ns；重复频率50 kHz时，平均输出功率43.2 W,脉冲宽度13.5 ns，峰值功率为64 kW。

高功率垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）内部的自生热是影响器件功能的重要因素，为改善器件的散热性能，采用AlN膜做钝化层研制了基于AlN膜钝化层的980 nm高功率VCSEL器件。对高功率VCSEL进行模拟仿真与理论分析表明，采用AlN膜钝化层可以改善器件内部的温度分布，降低器件的热阻，提高器件的散热能力；采用相同的外延片与工艺实验制备了出光孔径同为200 μm的AlN膜钝化层和传统的SiO2膜钝化层的高功率VCSEL器件；对两种不同的钝化层的器件性能进行了实验对比测试，结果表明AlN膜钝化层的高功率VCSEL器件室温下的最大输出功率可达470 mW，比同温度下SiO2膜钝化层的高功率VCSEL器件的最大输出功率高140 mW。AlN膜钝化层的高功率VCSEL在外界温度80 ℃时，仍能正常激射，具有良好的温度适应性与光电性能。

基于sinc切趾反射体布拉格光栅的谱合成技术是获得高功率谱合成输出的有效方法。考虑到入射单色平面波光束的偏振状态，采用传输矩阵法，分析了光栅参数对衍射效率、波长选择性和角度选择性的影响。计算结果表明，入射角度对不同偏振状态入射光束的衍射效率影响较大。sinc切趾反射体布拉格光栅的衍射效率近似由光栅厚度和折射率调制幅值的乘积决定，当折射率调制幅值与光栅厚度的乘积大于1.7028×10-6时，不同偏振态在小角度入射时的衍射效率高于99%。sinc切趾反射体布拉格光栅的波长选择性带宽和角度选择性带宽随折射率调制幅值的增加而增大，随衍射效率的增加而减小。通过优化光栅参数，利用sinc切趾体布拉格光栅可实现光谱间距低于200 pm的多光束谱合成。

在激光二极管(LD)端面抽运绿色固体激光器控温部分的设计中通过引入有限元方法（FEM），使用ANSYS有限元分析软件，通过稳态热模拟和瞬态热模拟对控温部分的结构进行了热分析，并且根据模拟的结果对结构进行了优化。研究结果表明，在同样的制冷量输入下，优化后控温部分的控温能力提高了10%左右，较初始结构有明显改善。根据优化后的结构制作了实验装置，并且对实验装置的控温能力进行了测试，通过对比实验测试数据和ANSYS热模拟的数据，确认相互之间的误差小于5%。证实了有限元分析对改善温控激光二极管端面抽运绿色固体激光器控温部分性能有明显的效果。

基于矢量瑞利索末菲衍射积分，建立了非傍轴条件下四瓣高斯光束经过偏心圆孔光阑在自由空间传输的矢量场模型。选取倾斜光轴作为参考光轴，借助于硬边圆孔的复高斯级数分解，得到了近场模型下衍射场分布的矢量解析式。通过数值计算和模拟，详细讨论了f参数、光束阶次、衍射孔位置和截断参数对像场分布的影响，包括衍射场主瓣强度的位置和光束宽度。这些结论有助于更好地理解四瓣高斯光束在离轴非对称光学系统中的传输特性。

国家863计划(2009AA032704)和中国科学院“计划”资助课题。

为实现垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）在808 nm波长的激射，对VCSEL芯片的整体结构进行了设计。基于应变量子阱的能带理论、固体模型理论、克龙尼克潘纳模型和光学传输矩阵方法，计算了压应变InGaAlAs量子阱的带隙、带阶、量子化子能级以及分布布拉格反射镜（DBR）的反射谱，从而确定了量子阱的组分、厚度以及反射镜的对数。数值模拟的结果表明，阱宽为6 nm的In0.14Ga0.74Al0.12As/Al0.3Ga0.7As量子阱，在室温下激射波长在800 nm左右，其峰值材料增益在工作温度下达到4000 cm-1；渐变层为20 nm的Al0.9Ga0.1As/Al0.2Ga0.8As DBR，出光p面为23对时反射率为99.57%，全反射n面为39.5对时反射率为99.94%。设计的顶发射VCSEL结构通过光电集成专业软件（PICS3D）验证，得到室温下的光谱中心波长在800 nm处，证实了结构设计的正确性。

设计了采用准分子激光技术实现聚偏氟乙烯(PVDF)表面导电层图形化的制备方案。根据刻蚀缺陷为导电层活性中心的结论，利用刻蚀线构造图形控制导电层的扩展路径，再在光学掩模的协助下对导电层扩展外形进行限制，实现了PVDF表面多种导电图形的制备。实验结果表明，刻蚀缺陷不仅起到活性中心的作用，同时对导电区域进行了有效分割；掩模起到了对激光辐照区域限制的作用，进而实现了对导电层生长区域外形的控制。采用扫描电镜沿导电层的扩展方向对不同位置的导电层的微观形貌进行观察，提出导电层的形成扩展机理。为PVDF基电子器件的开发提供可能，为各种类型导电高分子聚合物材料表面快速图形化制备提供技术指导和实验基础。

采用不同光斑直径的10.6 μm CO2激光束对熔石英表面损伤进行辐照处理。实验发现，对于50 μm以下的损伤点，单发激光脉冲辐照即可使得激光损伤阈值恢复到基底完好区域的水平，对于在50~300 μm之间的损伤点，采用低功率较长时间辐照后逐渐增加功率修复的方式可以彻底消除材料内部更深的裂痕。对不同尺寸光斑辐照后的应力分布研究表明，激光束尺寸、激光功率和激光作用时间是影响材料体内应力分布的主要因素，相比较而言，激光尺寸对应力分布的影响更为明显。对前后表面损伤分析表明，当辐照区域置于入射面时，辐照带来的微小环状凸起会造成后表面环形调制损伤，是损伤的最薄弱环节，当辐照区域置于后表面时，烧蚀主要影响阈值的整体提升。

为了研究激光高能量密度下纳米颗粒的生长情况，从而为优化工艺参数提供参考，在Brook晶粒生长经典理论基础上，结合有限元软件Ansys数值模拟的激光熔覆温度场，计算了激光熔覆等离子体喷涂预置纳米Al2O3+13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层过程中纳米颗粒尺寸变化，并讨论了纳米颗粒初始尺寸及不同熔覆区域对其生长的影响。同时，对等离子体喷涂纳米涂层进行了激光熔覆试验。结果表明，纳米颗粒在激光熔覆试验中生长情况的总体趋势与理论计算结果基本一致，说明基于Brook理论的晶粒生长理论对了解纳米颗粒在激光熔覆过程中的生长有一定的理论指导意义。

利用准分子激光微加工技术与模塑技术相结合的方法制造微流控芯片。用准分子激光在玻璃基胶层上刻蚀出加工质量较高的微流控生物芯片形貌，通过电铸技术对微流控芯片进行复制，得到反向金属模具。用金属模具通过注塑成型技术用聚碳酸酯注塑出微流控芯片。系统研究了准分子激光的能量密度和工作台移动速度对胶层微通道加工质量的影响；测量并分析了激光刻蚀加工出的微流控芯片原型、电铸的反向金属模板和注塑成型后的微流控芯片的轮廓精度和表面粗糙度，上表面尺度偏差不大于2 μm，底面粗糙度小于20 nm。对注塑出的微流控芯片和激光直写刻蚀的几何结构相同的微流控芯片的流动性能进行比较测试。在流速较小时，用激光微加工技术与模塑技术相结合的方法加工的微通道比准分子激光直写法所加工的微通道流动性能更好。

为了得到同轴送粉激光熔覆中激光束穿过粉末流后的能量变化，研究了粉末浓度分布对激光能量的衰减作用。模拟了稳态、存在基底和熔池的情况下粉末流的空间分布，通过粉末浓度与激光能量衰减的关系，得到了任意粉末分布及激光能量分布下的衰减率。研究了基底对气流场的作用以及基底对粉末的反弹作用两种因素对粉末浓度分布的影响，并比较了平顶形光束在不同熔池尺寸和送粉率下的衰减率。结果表明，存在基底时粉末流对激光的衰减率比无基底作用时一般高2倍以上，与送粉率成正比，在熔池尺寸较小时与其大小成反比。

为了研究不同应力比下激光喷丸强化（LSP）对6061-T6铝合金疲劳裂纹扩展性能的影响，采用有限元软件ABAQUS和疲劳分析软件MSC.Fatigue相结合，对应力比为0.1、0.3、0.5条件下的6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行了激光喷丸强化疲劳裂纹扩展的数值模拟，分析残余压应力对高低应力比下的裂纹闭合效应，探索不同应力比对激光喷丸强化疲劳寿命增益的影响。结果表明，经过激光喷丸后，3种不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率较未处理试件都有一定的降低；应力比的取值对激光喷丸后CT试样的疲劳寿命有显著影响，应力比越小，激光喷丸对CT试样疲劳寿命的增益影响越明显。

为了提高奥氏体不锈钢的高温耐磨性能，采用中空激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备出以(Cr,Fe)7C3为增强相,γ(Ni,Fe)固溶体为基体的高温耐磨复合涂层。分别在室温、300 ℃和600 ℃时测试了涂层和不锈钢基体的干滑动磨损性能，并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层的耐磨性能明显优于不锈钢基体。室温时，不锈钢的磨损机理为粘着磨损，涂层为磨粒磨损；300 ℃时，不锈钢的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损，涂层为粘着磨损；600 ℃时，不锈钢磨损表面出现脆性断裂、塑性变形及严重氧化，涂层表面发生轻微的磨粒磨损和粘着磨损。由于摩擦抛光作用和均匀连续转移膜的形成，涂层在600 ℃时的耐磨性能高于300 ℃。

通过表面增强拉曼散射（SERS）标记抗体检测结肠癌组织切片上癌胚抗原（CEA）的表达，探讨SERS标记免疫检测技术用于临床分析结肠癌组织切片中蛋白质表达的可行性。采用种子生长法合成Ag壳Au核复合纳米粒子，将4-巯基苯甲酸（4-MBA）作为标记分子吸附于纳米粒子表面，制备出SERS探针；再将这种探针与CEA单克隆抗体相结合形成SERS免疫探针；最后通过SERS标记的抗体与结肠癌组织切片上相应的抗原发生特异性结合，对滴加探针的组织切片进行SERS检测和成像。结肠癌腺上皮出现很强的SERS信号，而除了少数非特异性吸附产生的信号之外，间质及正常上皮中几乎不出现SERS信号。通过SERS成像可以清晰地看到结肠癌腺上皮显示红色，表明结肠癌腺上皮高表达CEA，而间质及正常上皮几乎显示黑色和深蓝色，只有极个别点为红色，表明间质及正常上皮基本不表达CEA。研究表明，SERS标记抗体检测分析技术具有高灵敏度和高特异性，有望应用于结肠癌组织切片中蛋白质表达的分析，成为结肠癌辅助诊断的一种重要方法。

提出了一种基于窄带扫描光源的光纤气体传感系统。该系统能在多种气体共存环境下，完成对不同组分气体浓度的检测。克服了传统光纤气体传感系统在多种气体共存环境下需要多台光源进行检测的弊端，降低了工业化气体检测的成本。系统以放大自发辐射（ASE）光源为基础，结合锯齿波(STW)驱动的可调谐法珀（Fabry-Perot）滤波器形成窄带扫描光源。针对可调谐滤波器的电容特性会引起锯齿波驱动失真的现象，提出了采用并联谐振回路的方案来解决锯齿波驱动失真的问题，保障了扫描光源工作的稳定性。实验结果表明，在乙炔和氨气混合气体的环境下，本系统可以实现对不同组分气体浓度的同时检测，检测结果误差较小。

在水下无线光通信中，以往计算接收光功率的方法大多没有考虑水体散射对光束发散角和光功率分布的影响。采用汉克尔变换的光束传输函数研究了在水下三维空间的光功率分布，在此分布基础上考虑接收机尺寸、空间位置、接收平面角度等因素产生的几何损耗，求得接收光功率，并进行了实验，结果表明本方法比以往方法更接近实验数据。

谐振式微光学陀螺(RMOG)是利用光学Sagnac效应和微电子机械系统(MEMS)加工工艺实现的一种新型角速度惯性传感器。为了减小光学器件受温度、应力等外界环境变化的影响，提高陀螺性能，快速精确的频率跟踪与锁定技术是非常必要的。提出了两种应用于RMOG的频率跟踪与锁定方法：单路光路(单路模式)和两相向传输光路(双路共模模式)；分析比较了两种方案应用于RMOG中所得到的陀螺性能。单路模式由于受光路非互易性噪声的影响较小，锁频精度高；双路共模模式频率跟踪速度快，动态响应性能好。对RMOG的测试表明，对应于单路模式和双路共模模式，分别可以得到0.07 °/s的频率锁定精度和0.09 ms·［(°)/s］-1的频率跟踪速度。

提出并实现了一种基于腔衰荡光谱(CRDS)技术的光纤微腔温度传感器。利用高频CO2激光脉冲技术在1060 nm单模光纤上直接刻蚀光学微腔，将其作为传感单元接入到光纤环谐振腔中，通过测量脉冲激光衰荡时间实现了温度传感。在24 ℃～93 ℃温度范围内，光纤微腔温度传感器灵敏度达到83.36 ns/℃，实验测量结果具有良好的线性度。

液晶空间光调制器(LCSLM)通过实时调制波前倾斜实现光束偏转，与传统的快反镜相比，具有非机械调制、体积小、功耗低、轻巧灵敏等优点，可应用于空间光通信中。简单介绍了液晶实现光束偏转的原理，并测试了LCSLM的调制特性，根据调制特性设计基于LCSLM的光束偏转闭环系统。实验结果表明LCSLM能有效地抑制光束抖动，使相对误差小于±1.75%。分析了LCSLM的衍射效率对于光束质量的影响及液晶响应速度、系统传输时延和算法复杂度对控制系统带宽的制约。

设计了一种新型的光子晶体光纤（PCF）合束器，利用光子晶体光纤的后处理技术塌缩纤芯周围的三圈空气孔使纤芯直径增大，再对PCF合束器进行熔融拉锥，将多路熔融拉锥后的光子晶体光纤熔接到一路多模光纤作为输出端。通过数值模拟计算得到：扩芯拉锥PCF合束器在入射不同波长时的轴向损耗远小于直接拉锥PCF合束器。

对纤芯为各向异性左手材料，包层为普通材料的光纤进行了相关研究。首先，从Maxwell方程组出发，得到了各向异性左手材料光纤振荡模的色散方程。根据这些色散方程及其当前左手材料实际结构，同时考虑实际左手材料的频率色散特性，画出了TE、TM、HE和EH振荡模的色散曲线。通过对这些色散曲线的比较、分析，得到了一些振荡模的色散特性。比如：随着频率的增加，有效折射率也单调增加；TM振荡模有一定的群速，而EH振荡模有2个不同的群速，其突变频率约为4.46 GHz。此外，随着模阶数的增加，色散曲线向左上方移动；随着纤芯半径的增加，色散曲线向右下方移动，HE11振荡模的工作频域随着纤芯半径的增加而变宽。总之，这些都是有趣的色散特性，为进一步设计高性能光纤指明了方向。

提出亚波长介质光栅金属膜石英玻璃衬底结构，根据等效介质理论该结构可等效为由金属光栅包覆层构成的单面金属包覆波导，在入射波长和入射角满足一定条件时，发生导模共振(GMR)从而产生光波全吸收现象。根据严格耦合波分析(RCWA)理论进行数值分析发现，等效波导中的TM1 GMR峰尖锐，并且对光栅包覆层的折射率变化非常敏感，角度灵敏度为127.87\O /RIU(RIU为折射率单位)，波长灵敏度为409.35 nm/RIU，在很大的折射率范围内线性度良好。与全介质GMR传感器和光栅型表面等离子体共振(SPR)传感器相比，该结构通过GMR实现较高灵敏度的同时，其较窄的共振峰使得检测精度更高。

根据对称金属包覆电光波导中本征损耗与古斯亨兴(Goos-Hnchen)位移的理论公式，导出了古斯亨兴位移与作用于波导两侧电压的二次关系公式。用622 μm厚度的四方相铌镁酸铅钛酸铅（PMN-PT）透明电光陶瓷片作为导波层制备了对称金属包覆波导，测量了古斯亨兴位移与作用于波导两侧电压的关系曲线，计算了所用透明电光陶瓷片的二次电光系数。实验结果与理论分析一致。

通过求解一维稳态少数载流子扩散方程，推导了指数掺杂和均匀掺杂的透射式GaAs光电阴极表面光电压谱理论方程。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延生长了发射层厚度相同、掺杂结构不同的两款透射式阴极材料。通过表面光电压谱实验测试和理论拟合发现指数掺杂结构在发射层厚度和后界面复合速率相同的情况下能够有效提高阴极电子扩散长度，这主要由于内建电场能够促使光生电子通过扩散和电场漂移两种方式向表面运动，从而最终提升阴极的发射效率和表面光电压谱。利用能带计算公式和电子散射理论对这两种不同结构材料的表面光电压谱进行了详细分析。

中国科学院“计划”资助课题。

采用脉冲激光沉积（PLD）法在不同氧分压下于LaAlO3 (100)基片上成功制备了SrTiO3（STO）薄膜。通过测试，表征了薄膜的微观结构、表面形貌和光学特性。研究表明，对于利用PLD法制备STO薄膜，氧分压是重要的工艺参数。随着氧分压的降低，薄膜的结晶性变好，并发生由立方晶系到四方晶系的形变;氧分压升高，薄膜晶粒尺寸变大、数目变少，薄膜的厚度减小。薄膜在400~2500 nm的可见光和红外波段呈现较低的光学吸收。在5，10和15 Pa氧压下制备的STO薄膜的能隙宽度分别约为3.84，4.13和4.05 eV。这为STO薄膜进一步的制备与分析提供了良好的实验数据支持。

空间碎片的存在严重影响了在轨航天器的安全，国际上很多国家开展了空间碎片探测技术的研究，利用漫反射激光测距技术对空间碎片进行探测是一个新的发展趋势。根据空间碎片漫反射激光测距的特点以及国内外漫反射激光测距技术的发展趋势和现状，研究了云南天文台的空间碎片漫反射激光测距系统。分析了云南天文台进行空间碎片漫反射激光测距探测成功的概率以及该技术所需要具备的系统组成和关键技术，并通过空间碎片漫反射激光测距实测试验方法验证了该技术的可行性。实测数据结果表明空间碎片漫反射激光测距精度为50～250 cm。

针对机床导轨系统的误差补偿问题，提出一种基于激光跟踪仪的机床导轨误差检测方法。利用齐次坐标变换的方法建立导轨系统的误差模型，给出6项原始误差与空间误差的关系。在导轨系统的运动平台上选取不共线的3点，并利用激光跟踪仪检测出3点的空间坐标，然后逆用导轨系统误差模型，建立包含所有机床导轨系统原始误差的方程组，进而求得所有空间误差。实验中，分别利用误差检测方法和传统九线法检测导轨系统的偏摆误差，二者的检测结果一致性非常好，且最大差异只有0.74″，证明了该方法的有效性。相对于传统方法，基于激光跟踪仪的机床导轨误差检测方法操作简单、易于实现。

小孔的直径影响小孔衍射波前的误差，进而会影响点衍射干涉(PDI)检测的精度。基于矢量衍射理论中的时域有限差分(FDTD)方法，精确分析了可见光情况下衍射小孔直径接近以及小于入射光波长时所对应的衍射波前相对于标准球面波的偏离误差。数值仿真结果表明，当小孔的直径为400 nm时，所对应的数值孔径为0.65的衍射波前的误差峰谷值小于1 nm，而误差均方根值小于0.35 nm。随着小孔尺寸的减小，其衍射波前的误差进一步减小。仿真结果原理上验证了小孔点衍射干涉方法用于实现大数值孔径球面的高精度检测的可行性，并为实际检测中点衍射小孔尺寸的选择提供了精确的数值依据。

基于荧光猝灭原理，以共轭荧光聚合物MEH-PPV为荧光指示剂，采用塑料光纤作为传感和传光元件进行硝基芳烃类爆炸物检测。实验采用探测荧光指示剂荧光寿命的方法进行爆炸物检测，荧光指示剂的荧光寿命利用相移法进行测量。测量了不同荧光指示剂浓度时系统对爆炸物检测的灵敏度，发现当MEH-PPV质量浓度为10 mg/L时，系统的灵敏度最高；研究了U形、双锥形、螺旋形塑料光纤传感头对系统灵敏度的影响，发现双锥形传感头的灵敏度最高；测试了荧光指示剂MEH-PPV的稳定性，实验表明光照会加快MEH-PPV的漂白速度。

增强型电荷耦合器件(ICCD)是凝视成像三维激光雷达的关键器件之一。测量了在不同输入光强和不同像增强器增益电压条件下的光强以及噪声。根据光电探测过程，用泊松随机过程理论和最小二乘拟合法对测得的光强噪声数据进行了分析，发现噪声主要由来自于像增强器的等效光电子散粒噪声和电荷耦合器件（CCD）的光电子散粒噪声组成。尽管像增强器对光信号进行了放大，在大部分情况下，CCD的光电子散粒噪声也不可忽略。建立了双随机变量泊松过程的三维成像噪声模型，利用该模型给出了测距误差最小意义下的最优增益距离调制函数。

给出一种测量激光器稳定运转时增益介质中热透镜焦距的方法。像散腔在确定的腔型参数下，存在一个辅助透镜(等效为热透镜)使子午面和弧矢面内的光束参数相同，利用ABCD矩阵理论建立起此时的像散稳定腔腔长与辅助透镜的关系。按此腔型搭建谐振腔后，通过直接观察激光器输出光斑的形状就可获得腔长与抽运功率的关系；通过腔长建立起腔长、热透镜焦距与抽运功率的关系后，即可得到不同抽运功率下增益介质的热透镜焦距大小。

针对激光主动成像图像信噪比较低、目标难以被实时探测和识别的问题，提出了一种多通道序贯概率比检验(SPRT)的激光主动成像目标探测方法。基于原始观测数据，构造对数似然比检验，给出似然比判据及阈值的计算方法。结合激光主动成像的多通道特性，采用序贯概率比检验，在给定虚警概率和检测概率的情况下，对仿真的强度像和距离像通道进行探测。理论分析和实验结果表明，该方法能够实现对激光主动成像图像中目标的可靠检测，且具有检验速度快、所需样本少以及可在线计算等优点，可以满足激光主动成像制导中目标探测的准确性和实时性要求。

设计了一台双光路自相关的透反射率测量系统，实验测试了3种不同形态激光作光源时，系统的单点透反射率重复性精度，验证了光源的功率和偏振稳定性对此系统的影响较小。在验证性分析的基础上完善了系统的稳定性，并对系统精度进行校准。实验结果显示，在置信度为95%时，系统的重复不确定性能稳定在0.04%左右，满足大口径低透射率、低反射率光学元件均匀性测量的精度要求，为此类仪器设计提供了参数选择依据。

提出一种发散照明中主动修正投影光栅周期的方法。基于Stoilov算法的相位测量轮廓术(PMP)在线三维(3D)测量技术采用发散照明时，参考平面光栅像周期发生变化，会变成不等周期分布，从而降低在线测量精度。针对这一问题提出了一种主动修正投影光栅周期的方法，利用静态PMP分析参考平面截断相位分布，采用迭代算法逐步修正投影光栅的周期，使投影到参考面的光栅像具有良好的等周期性分布；同时避免对系统参数进行测量和计算的繁杂工作。实验验证了该方法的正确性，能有效提高在线3D测量的适应度和测量精度。

理论研究了金纳米球壳结构局域表面等离子体共振（LSPR）的调谐特性。结果表明，对于固定内径的球壳结构，利用杂化效应使得球壳结构可通过改变其厚度实现LSPR峰位的调控，并可保持较窄的谱宽；而对于不同内径的球壳，在LSPR调控过程中，随壳层厚度与球壳内半径比值的减小，吸收光谱在消光光谱中所占比例增大。不仅如此，利用杂化效应进行偶极峰位调控时所能获得的峰位调控范围与球壳内径有关，内径越大，所能获得的偶极峰位调控范围越大。

以腹膜接种人胃癌细胞SGC-7901的裸鼠为胃癌腹膜播散的动物模型，进行模拟外科手术，在体探测不同种植期的裸鼠腹膜癌结节及正常腹膜组织的激光拉曼光谱，对比光谱差异，采用支持向量机(SVM)算法对光谱进行分类和分期判决。结果表明，癌结节和正常组织拉曼光谱差异显著，用支持向量机算法进行分类的灵敏度、特异度和诊断准确度分别为95.73%、70.73%和90.73%；不同生长期的癌结节组织拉曼光谱也存在明显差异，用支持向量机算法进行分期的结果分别为98.82%、98.73%和98.78%。从分类结果可以看出，此方法对指导外科手术中癌变组织的识别有重要的意义。

基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对钢液中的Cr，Si和Mn 3种元素成分进行浓度在线监视。实验采用中频感应炉熔炼钢材，并在熔炼过程中添加一定量的添加料调整成分。采用研发的SIA-LIBS-02实验系统对炉中的钢液进行直接测量，研究了钢液温度和元素浓度对谱线强度的影响。结果表明，钢液温度对元素特征谱强影响严重，而且不同元素的谱强随温度变化不同，钢液中微量元素的检出能力要高于常温固态钢样；采用相对谱线强度能够补偿在线测量过程中的动态干扰，在保持钢液温度一致的情况下，能够成功在线监视钢液中Cr，Si和Mn元素的浓度变化。

根据对二氧化碲声光材料特性的不同考虑，存在几种不同的非共线声光可调谐滤波器（AOTF）设计理论。分析和比较了3种常用的非共线声光作用关系，研究结果表明，在近红外波段，P. A. Gass非共线声光作用关系能较准确地反映AOTF各参数之间的关系。选取P. A.Gass理论作为设计基础，针对0.8~2.0 μm非共线AOTF，阐述了入射光极角选择、色散补偿以及几何参数选择等优化设计方法；给出了0.8~2.0 μm非共线AOTF的设计参数，理论计算各项性能指标保持在较好水平，表明了P. A. Gass理论对该波段AOTF设计的适用性。对于推进近红外非共线AOTF的广泛应用具有指导意义。

随着红外光电系统由扫描型发展为凝视型，搜索范围大大增加，但仅得到目标的二维信息，如能与激光主动探测结合，得到角度-角度-距离的三维信息，可实现两者优势互补。提出了一种基于压电倾斜镜(PFSM)的具有指向功能的激光主动探测技术，与凝视型红外相机实现双模复合探测，对目标进行精密跟踪。对其视场、线性度进行了分析和系统测试，所得结果与计算结果相符。

光斑中心精确定位是成像型激光告警系统威胁激光准确定向的基础。分析了鱼眼成像型激光告警系统成像光斑特点，针对CMOS传感器像元非完全填充结构和大入射角区域光斑能量分布非对称造成定位误差大的问题，基于光斑高斯分布特征，提出将二维高斯分布函数积分分解为两个坐标方向一维积分的乘积，利用误差函数级数近似光斑灰度高斯积分，通过能量响应最大像元和次大像元的灰度比求解光斑中心坐标的细分算法，最后通过实验对比研究了新方法的定位性能。结果表明，本方法受像元非完全填充和镜头非对称像差的影响较小，近轴区域和入射角大于60°的轴外区域定位精度分别达到1/80和1/70 pixel，最大误差小于1/30 pixel。本方法计算相对简单、定位精度较高，且对不同位置光斑定位精度稳定，能够满足大视场激光告警装备的指标要求。

基于光源偏振补偿硅基液晶(LCOS)光学引擎的激光三维(3D)显示系统对传统的LCOS光学引擎引起的偏振光损失进行了补偿，使经由照明系统进入光学引擎的不同偏振方向的激光全部参与成像，既可以实现激光3D立体显示，还提高了二维(2D)显示时的光能利用率。进行2D显示时，入射激光的s偏振光和p偏振光分别对应于不同LCOS同时成像，成像后的图像在屏幕上相互叠加，投影后图像的亮度约为未进行偏振补偿时的2倍。当输入3D视频信号时，正交偏振的p偏振光和s偏振光分别对应于左右眼图像同时成像，观看者配戴由正交偏振片制成的眼镜，可实现双像分离，实现激光3D显示。