针对复杂场景下红外图像背景运动补偿效果不佳的问题，提出了一种基于LGB （Location-Gray-BEBLID）描述子的图像配准算法以实现背景运动补偿。首先采用四叉树算法对冗余特征点进行剔除，有效解决了特征点分布密集问题；其次提出了一种融合特征点位置和灰度信息的LGB描述子，提高了特征点匹配的精度；之后使用分块匹配策略对特征点进行粗匹配并对匹配结果进行进一步筛选和优化；最后通过特征点的匹配结果计算背景运动参数以实现背景运动补偿。实验结果表明，所提出的算法在测试图像序列中的补偿效果性能上优于对比算法，且实时性最佳，比传统经典ORB算法减少了约59%的耗时。所提出的背景运动补偿算法为后续红外弱小目标检测创造了更有利的条件。

光学成像技术被广泛应用于**、航天等领域，随着加工技术的发展，宽视场高分辨率成像成为主要应用需求。以反远摄结构作为基础，基于赛德尔像差理论，通过光阑光线入射角度控制约束，建立了一种宽视场高分辨率光学系统的初始结构。同时，以高阶像差约束控制作为进一步优化方向，设计了一种单孔径宽视场高分辨率成像光学系统。设计的系统视场角为70°，各视场调制传递函数（Modulation Transfer Function, MTF）曲线接近衍射极限，中心视场衍射MTF在550 lp/mm处优于0.2，系统成像质量良好，各项指标满足设计要求，实现了宽视场、高分辨率设计。

通过图像配准技术可将红外与可见光图像的优势结合起来为低压电气设备状态评估和故障定位提供有力依据。针对低压电气设备红外与可见光图像配准时，由于两图像存在单应性映射关系且二者光谱特征差异较大，红外图像呈现出轮廓弱、纹理低、分辨率差引起的配准效果差、正确率低等问题，提出了基于双主干网络的单应性评估模型。首先对不同成像机理采用不同的主干网络充分提取图像特征信息，其次由高效聚合线性Transformer结构组成的自注意力和交叉注意力机制增强特征信息表达能力，然后对增强后的特征信息进行单应性矩阵评估，再利用评估结果和可逆性约束机制构建有监督学习模型，最后根据评估结果进行透视变换完成多源图像配准。通过大量实验结果表明：所提方法与其他八种匹配方法相比，匹配后的均方根误差相对较低为7.895、配准正确率达到了91.8%、推理速度较快。

以美国退役的SBIRS-GEO卫星和未来部署的Next-Gen OPIR所搭载的两代先进天基高轨红外传感器作为研究对象，通过建立高轨红外探测模型以及构建对应的天基探测场景，分析两者对飞机的低温尾焰的探测能力。研究结果表明，加力状态和观测角度对尾焰红外辐射特性的影响很大，在2.8~4.3 μm和8.0~10.8 μm两个观测波段内，飞机在非加力状态下尾焰的红外辐射能量最高分别可以达到400~600 W/sr，而在加力状态下最高可以达到2600~10000 W/sr，两者都可以被SBIRS-GEO和Next-Gen OPIR搭载的红外传感器探测到，但SBIRS-GEO的能量信噪比（SNR）仅为4.0~12.37，显著低于Next-Gen OPIR的18.92~41.72。在尾焰辐射面积放大1.5倍时，两种红外探测器的能量信噪比均明显提高，SBIRS-GEO提升最显著，达到了6.92~20.31，有效提高了红外发现概率，说明羽流控制仍十分必要。通过进一步分析得到，在非加力状态下，当尾焰起始端温度低于750 K，末端温度低于360 K时，SBIRS-GEO探测器理论上无法探测到飞机尾焰。因此，未来飞机对抗天基红外探测的手段应该包括：缩小尾焰尺寸，降低尾焰温度，在特定角度范围内飞行等。

冰晶粒子在融化过程中会形成复杂的混合态特征，进而影响其光学和辐射特性，对全球辐射效应和天气预报等研究具有重要影响。文中提出了一种非球形非均匀混合模型用于模拟冰晶粒子融化过程中的形态和混合态，并采用离散偶极子近似 (Discrete Dipole Approximation, DDA)法系统研究了3~640 GHz范围内融化冰晶粒子的光学特性随频率、纵横比、冰水混合比（Ice-to-Water Mixing Ratio, IWMR）等参数的变化规律。研究结果表明：不同融化阶段冰晶粒子的光学特性(消光效率因子、散射效率因子、不对称因子、散射相矩阵)存在较大的差异。具体表现为，融化冰晶粒子粒径越大，其消光效率因子、散射效率因子和不对称因子随频率变化的振荡幅度越大，融化冰晶粒子散射相矩阵元素的振荡越大，随着频率的增大，融化冰晶粒子散射矩阵元素的振荡也越大。随着冰晶粒子的融化，整体上这些光学参数随IWMR的降低呈现出规律性的变化，这也意味着忽略冰晶粒子的融化过程可能会导致错估其光学特性。研究结果还表明，冰晶粒子形态对消光效率因子、散射效率因子和不对称因子的影响主要在融化前期。当融化程度较低（IWMR=0.8）且尺度参数大于2.3时，冰晶核纵横比对其所有的光学特性参数均有着明显影响。当融化程度较高（IWMR=0.4）时，冰晶核纵横比对其粒子消光效率、散射效率和不对称因子等非散射角光学参数的影响基本可以忽略，但是随着粒子粒径的增大，冰晶核纵横比对粒子散射矩阵元素仍具有显著影响。研究结果可以为进一步理解冰云微物理特性演变规律、提升冰水含量反演精度等研究提供参考。

在航空航天复合材料使用过程中，不可避免地要与金属材料进行连接，因此保障接头的强度尤为重要。采用脉冲光纤激光器对碳纤维复合材料(CFRP)表面的树脂进行激光去除，研究了激光能量密度和激光行进速度对去除后试样的微观形貌及元素含量的影响规律。选用不同参数组合进行清洗试验，分析清洗后表面接触角和自由能的变化规律。然后进行胶接实验，并在胶接后对胶接件进行拉伸测试和疲劳测试，分析断面形貌来验证激光去除树脂对胶接性能的影响。研究结果表明，树脂的去除量随着激光能量密度的增加或行进速度的减小而逐渐变多；在试验中，当激光能量密度为6.37 J/cm²、激光行进速度为4 mm/s时，基体表面的接触角最小，表面自由能最高，拉伸强度是未清洗表面的两倍以上，并且具有良好的疲劳特性。通过工艺参数的合理选择可以有效去除CFRP表面树脂，并获得较好的表面形貌，同时也能保证碳纤维没有损伤，提升其胶接后的力学性能。最后，通过分析确定了表面树脂去除机制为烧蚀气化和振动效应。

提出了一种基于连续面型微棱镜阵列结构的激光分束器元件设计及制作方法，该方法利用微棱镜单元对入射光斑的能量进行重新分配，并精确控制子光束的偏转方向，从而生成出射角度及能量分布可控的任意阵列光束。研究了微棱镜阵列分束器的设计原理，建立了微棱镜单元结构参数与光学性能对应的函数关系模型，开发了微棱镜设计算法，并分析了针对不同结构特征的微棱镜阵列及其制作与检测的优选方案。以间隔角度0.15°、能量分布比例为0.365∶0.225∶0.365的1×3微棱镜阵列分束器为例，开展了分束器建模及几何光线追迹仿真，设计出了目标微棱镜阵列结构，并进一步通过光刻刻蚀技术实现了该分束器的精确制作，最后搭建了测试光路开展光学性能测试，通过光斑图像处理算法对分束器光学性能进行表征分析。实验测试结果表明，所设计和制备的微棱镜阵列分束器的能量利用率在91%以上，能量分布误差小于6%，偏转角度误差在0.4%以下，验证了微棱镜分束器原理的可行性。该研究解决了现有分束元件中央亮斑及衍射能量损失难以规避等难题，为远距离、任意能量分布的分束器研制提供了一条可能的有效途径。

随着遥感观测对地物目标反演精度需求的提升，对星载仪器的定量化水平要求越来越高。为了提升红外低温端反演精度，在常温黑体定标基础上，增加低温黑体解决低端定标精度的有效性问题。针对中心波长10.8 μm和12 μm两个通道，开展星载红外光谱成像仪双黑体在轨定标方法研究，提出“常温黑体+低温黑体”、“低温黑体+冷空”和“常温黑体+冷空”定标方法。基于在轨定标数据，结合实验室定标数据，对星载红外光谱成像仪在轨定标方法从定标精度和响应一致性两个方面进行分析。通过大量试验分析认为：星上采用“常温黑体+低温黑体”、“常温黑体+冷空”、“低温黑体+冷空”三种方法计算的亮温结果，在低温区存在定标差异性，“常温黑体+冷空”和“低温黑体+冷空”反演的亮温结果接近；利用“常温黑体+低温黑体”法星上定标精度依赖于两个星载黑体的标定精度，利用“常温/低温黑体+冷空”法星上定标精度依赖于黑体和深冷空能量的标定准确性。

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO₂排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程长度的影响，小型化NDIR传感器的体积限制了光程长度，导致传感器灵敏度不足，精度较低。针对上述问题，创新性地设计了一款具有长光程气室的小型双通道NDIR二氧化碳浓度传感器。该传感器具有多段折返型气室结构，在紧凑的尺寸（30 mm×30 mm×11 mm）内实现了208.47 mm的有效光程，显著提升了传感器的灵敏度。传感器内部通过具有二阶带通滤波器的小信号调理电路，降低了数据传输过程中的噪声干扰。此外，采用遗传算法优化的BP神经网络，构建了探测器双通道输出值、气室温度与二氧化碳浓度之间的关系模型，在实现温度补偿的同时减少了非线性误差的影响，提高了测量的准确性。最终经过测试，该系统能够在的−10~40 ℃范围内，实现0%~3%浓度下的测量，绝对误差在0.043%以内，均方根误差为0.99，对小型化NDIR气体传感器的研究提供了有价值的参考。

单光子激光雷达作为高精度和高时间分辨率的主动探测技术，被广泛应用于多种场景中的高精度三维结构重建。然而，弱回波场景对应有限的信号光子计数和低信噪比场景对应高背景噪声计数对精确高效解算深度提出了巨大挑战。针对应用于上述挑战场景的单光子激光雷达单点测距需求，文中提出了一种基于时间窗口预处理模块、自适应软阈值去噪模块和自注意力机制的卷积神经网络。首先，通过与发射激光脉冲脉宽匹配的时间窗口预处理模块对光子序列直方图数据进行初步的特征提取和数据增强；引入自注意力机制模块捕捉光子序列直方图的长程相关性，提高距离解算精度和鲁棒性；引入软阈值去噪模块自适应生成阈值并滤除噪声光子，最后输出去噪后信号回波波形和解算深度。同时文中结合光子序列直方图的分布特性和任务需求使用多损失函数联合约束网络训练，通过消融实验证明其有效性。与其他直方图技术相比，通过在模拟数据集进行训练测试和在真实数据集进行验证，所提出的模型相较于直方图技术能够取得更优的量化结果。特别地，针对探测距离为7.7 km、平均累积周期数为164以及平均回波光子数为14.21的回波信号，该模型实现了均方根误差1.3659 m的距离解算精度。

对零件厚度和公差的检测是当前精密制造行业中非常重要的一个环节，其中基于光谱共焦的非接触式测量具有无应力、对被测物影响小和检测速度快等优点，在工业上被广泛应用于零件的厚度检测和公差检测。首先介绍了光谱共焦测距系统的分类和原理，然后基于Y型结构光谱共焦系统进行了设计，使用带有8°楔角接囗的APC (Angled Physical Contact)光纤，模块化地设计了整个光谱共焦系统，色散物镜的测量距离达到了2.1 mm，光谱仪分辨率达到了0.1 nm，采用多项式对测量曲线进行了拟合，理论分辨率达到了0.35 μm，并对透镜的可加工性能进行了分析，在保证良好加工性能的同时具有较低的透镜成本，然后对色散物镜和光谱仪进行了公差分析，最后对色散物镜和光谱仪系统进行了结构设计。

机载LiDAR测深（Airborne LiDAR Bathymetry, ALB）测量过程中存在控制点布设困难、校准误差残余等问题，同时由于水下测点精度不一致导致机载LiDAR测深航带间出现高程不一致现象。鉴于此，提出一种无控制条件下联合刚性变换与非线性改正的航带平差方法。首先，基于八邻域提取航带间重叠区域，限定点面匹配范围；然后，通过构建三角不规则网络（Triangulated Irregular Network, TIN）与相邻航带点匹配确定近似同名点，建立航带间的联系，采用随机抽样一致性（Random Sample Consensus, RANSAC）算法优化匹配，构建区域网航带平差模型，求解航带最佳变换矩阵；最后，利用多项式曲面表达复杂地形，并根据点面匹配距离和最小求解多项式系数，计算各点改正值予以改正。为验证所提方法的有效性，通过ALB系统Mapper 20KU采集数据开展实验，并以陆地RTK点和船载单波束测深点为基准评定平差前后的数据精度。ALB航带平差后陆地和水下测量偏差分别减小8.8 cm和7.5 cm，处理后数据测深精度为24.0 cm，满足国际海道测量标准IHO S-44（International Hydr-ographic Organization (IHO) Standards for Hydrographic Surveys (S-44)）特级标准，为ALB技术的推广与应用提供技术支撑。

基于四维信息产生的激光目标成像回波模拟器光学系统，如何实现高分辨率的光纤阵列照明设计、多波前的叠加成像中继设计和两档变焦投影设计，是光学系统设计的关键。基于硅基液晶和偏振分光棱镜，设计了一款波长为1064 nm的激光目标成像回波模拟器光学系统，可以实现对目标的动态场景模拟。该系统构建一个高均匀性的3×5光纤阵列照明方案，并通过硅基液晶和中继系统形成分区域的多波前叠加成像技术。同时，投影系统采用两档变焦设计，可实现2°和3°两种视场角切换。仿真结果表明，照明系统的通道可以达到15路，且每路均匀性超过91%；光学系统各子通道的弥散斑半径均小于艾里斑半径，光学调制传递函数（MTF）在26 lp/mm处优于0.4。偏振片与消杂光光阑能够将系统的杂散光降低至0.3%，抑制效果提升10.56倍，系统出瞳面平均能量均匀性与照明系统基本保持一致。结合公差分析结果，系统成像质量较高且具备良好的稳定性，为激光目标成像回波模拟器提供可靠的光学支持。

针对目前去雾方法对于明亮区域的处理效果及抗噪性能较差的问题，提出基于透射率多重引导与锐化补偿的图像去雾算法（Image Defogging Algorithm Based on Transmittance Multiple Guidance and Sharpening Compensation, DTGSC）。该算法首先运用阈值分割的方法求解大气光值，通过对原图中白色区域进行定义分割，提升了大气光值的取值精度；其次为保证所提模型能够有效处理图像中的不同区域，设计了多重引导的方法进行透射率取值，将明亮区域的失真问题转换为缩减透射率取值误差问题。此外，将高斯滤波引入到图像三通道中进行降噪处理，在实现去雾的同时并提升模型的抗噪性能；最后使用图像锐化的方法对去雾结果进行增强，并通过设定目标调整亮度，完成当前亮度向目标亮度的深度补偿，实现去雾后图像边缘细节与可视化效果的联合优化。 实验结果表明，所提算法在四种数据集下得到的图像MSE平均值为11.07，PSNR平均值为39.78 dB，SSIM平均值为87.83%，在薄雾数据集上的平均去雾时间达到0.63 s。相对于DCMPNet算法而言，MSE值平均缩减20.54 dB，PSNR值平均提升5.57 dB，SSIM值平均提升2.52%，去雾效率平均提升0.08s。以上实验结果验证了所提算法的有效性与优越性。

烟幕在与精确制导**的对抗中具有高费效比，是光电对抗最有效的手段之一。如何有效评估烟幕的干扰效能是烟幕领域的重要研究方向。目前已有学者提出采用基于图像相关性指标评估烟幕的干扰效果，但大多根据烟幕干扰前后相关度变化对评价指标进行分析，未考虑实战中导引系统匹配、跟踪的性能，评价指标的适用性有待考证。为此，文中通过分析烟幕对目标图像的影响因素，综合考虑烟幕对图像相关度与目标匹配性能的影响，提出了一种基于仿真与外场试验的图像相关性指标筛选方法。试验验证结果表明，皮尔逊相关系数（Pearson Linear Correlation Coefficient, PLCC）与结构相似度（Structural Similarity Index Measure, SSIM）均能定量评估烟幕干扰效果，评价结果可为发烟器材的研制与运用提供辅助决策。

激光测距移动站因其高机动性和适应性，逐渐成为空间目标监测网络中重要的系统组成部分。然而，由于地基不稳、工作条件变更频繁等因素，移动测站的激光指向偏差问题较为突出，影响测距成功率和效率。现有的修正方法大多依赖光尖图像处理技术，但在光尖不明显或噪声较强时，光尖提取的精度往往受到影响，且现有方法也未能从系统误差的整体角度有效解决偏差问题。因此，文中提出一种基于激光指向偏差模型的自动修正方法。通过分析光轴与望远镜机械轴之间的系统误差关系，建立激光指向偏差理论模型；利用密集采样的光尖图像数据进行模型拟合，构建出高精度的偏差模型，模型可以在观测时预测激光指向偏差，并实时反馈给控制计算机进行修正。实验结果表明，偏差模型的精度优于2.5"，满足测距站观测需求。该方法为解决激光指向偏差问题提供了新的思路，具有广泛的实际应用价值。

太赫兹技术在海洋领域展现了显著的应用潜力，涵盖水质分析、无损检测和海洋生态监控等方面。凭借非接触式测量和无损检测的优势，太赫兹技术能够有效区分浮油海面与正常海面，并进行水质分类，为海洋污染检测提供新的技术手段。太赫兹技术还可应用于船舶材料的无损检测，评估船体结构和涂层的完整性，同时支持海洋环境中PE管材的安全性检测，实时监测管材的受损程度和结构稳定性。在海洋生态监控方面，太赫兹技术能检测微藻代谢物变化，识别赤潮等生态问题，为海洋生态保护提供支持。同时，它还在监测海洋放射性元素铯浓度变化方面显示出优势。随着技术进步，太赫兹技术在海洋领域的应用前景广阔，为海洋保护与开发提供高效、准确的检测手段。

太阳光泵浦激光器(Solar Pumped Lasers，SPL)是一种将太阳光直接转换为激光的装置，在空间通信、激光无线传能、化学能源循环等领域有广阔的应用前景。建立了基于菲涅耳透镜、液体光波导结构的太阳光泵浦激光器模型，利用光学追迹软件和激光仿真软件对不同菲涅耳透镜尺寸下的晶体棒、石英管和金属锥形腔进行优化分析，得到了石英管、金属锥形腔和晶体棒最佳尺寸参数，并推导了关于菲涅耳透镜直径的拟合曲线。根据器件最佳尺寸计算了激光输出功率关于菲涅耳透镜直径的拟合曲线。仿真结果表明，在菲涅耳透镜相对孔径为1的情况下，晶体棒、石英管和金属锥形腔最佳尺寸随菲涅耳透镜直径增大而增加，以此为基础仿真计算的激光输出功率同样随菲涅耳透镜直径增大而增加，整体呈现上开口抛物线上升趋势，对太阳光泵浦激光器的设计与优化具有参考意义。

黄芪作为重要的中药材，广泛应用于药物制剂和健康产品中，其产地对药材质量及药效具有显著影响。光谱分析技术由于其制样简单、快速等优点在中药材质量控制和产地鉴别中逐渐崭露头角。然而，黄芪基原复杂、成分多样，单一光谱技术难以实现全面表征和准确预测。数据融合技术可以对黄芪多源信息进行不同级别的融合，从而实现更全面、可靠的分析结果。为提高黄芪产地鉴别的准确性，从元素特征和分子特征的互补优势出发，基于激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)技术和近红外光谱(Near-Infrared Spectroscopy，NIR)分析技术结合数据融合策略实现不同产地黄芪的鉴别分析。实验采集了甘肃、黑龙江、内蒙古、山西和陕西5个产地黄芪的LIBS光谱和NIR光谱数据。首先，建立了基于LIBS和NIR单光谱的支持向量机（Support Vector Machine, SVM)、随机森林(Random Forest, RF)和线性判别分析(Linear Discriminant Analysis, LDA)的产地鉴别模型，在LDA模型上得到最优准确率为88%。进而，以LDA模型作为基础模型，建立了LIBS-NIR光谱低级融合和中级融合的产地鉴别模型。结果显示，低级融合分类的准确率为92.00%，曲线下面积(Area Under Curve，AUC)为0.996 4，低级融合初步提高了分类的性能。中级融合分类效果最优，准确率为96.00%，AUC值为0.999 8。最终结果表明，基于LIBS-NIR光谱中级融合方法有效去除了冗余信息，克服了单一光谱信息源的局限性，实现了黄芪产地的准确鉴别。在此基础上，进一步解释中级融合模型中与黄芪产地鉴别相关的光谱特征重要性，为中药材产地鉴别提供了新思路和技术路径。

光纤法布里-珀罗干涉仪具有体积小、分辨率高和稳定性好的特点，在光纤位移传感领域中具有广泛应用潜力。文中分析了四种典型构型的低精细度光纤法布里-珀罗干涉仪在位移测量中的性能表现、干涉信号特性以及影响规律，为新型传感器头的设计开发提供理论与实验支撑。研究结合准直和聚焦两种位移传感模式，评估工作距离、目标反射物的反射率与倾斜角度对不同构型传感器头性能的影响。采用1550 nm激光器，结合仿真与实验，评估不同构型传感器头的干涉信号质量、角度容限及测量范围，重点探讨了目标反射物的反射率、倾斜角和工作距离对性能的影响。实验结果表明，在准直模式下，高反射率目标可通过自对准机制实现超过±0.5°的角度容限，测量范围超60 mm；低反射率目标对倾斜角变化高度敏感，倾斜角超过0.1°时，对比度降至0.2。聚焦模式对目标倾斜角度容限较高，对低反射率目标的角度容限可达±0.75°，工作距离内对比度保持在0.9以上。高反射率目标在散焦模式下，对比度峰值约为1.0。仿真数据与实验数据之间的差异小于5%，证明了模型的可靠性。实验结果表明，通过适当调整传感器头结构，可以满足不同应用需求，为新型传感器头的设计和测试流程提供指导。

试验研究是掌握舰船排气烟羽红外辐射特征的主要手段，对排气系统设计和优化具有重要作用。实际试验系统往往对排气系统进行缩放以降低试验成本，因而，研究缩比前后排气系统的红外辐射特征相似性将为试验结果运用提供重要支撑。文中针对3~5 μm波段下烟羽红外辐射特征相似性开展研究。首先以一维介质为对象，分析得出在温度和介质浓度分布一致、光学厚度相等条件下，缩比前后辐射系统具有很好红外辐射相似性。同时，分析了光学厚度变化时，缩比前后系统辐射相似性变化特点。接着，以实际烟囱排气为对象开展不同缩比条件下红外辐射特征相似性研究。结果表明，在满足烟气温度场和流场相似、同时介质光学厚度相等条件下，缩比前后系统具有很好的辐射相似性，烟气区域面积积分红外辐射强度与缩比比例平方成正比，不同缩比比例下最大偏差为2.15%。当缩比试验过程中，气体摩尔分数难以等比例调整，介质光学厚度有明显变化条件下，缩比前后系统红外辐射强度最大偏差10.47%，缩比试验结果对原尺寸红外辐射特征预测仍有较好的指导意义。

星间激光通信依赖稳定的跟踪性能，需要建立全面且有效的数字化捕跟系统模型，辅助指导系统设计，研制高精度粗精复合轴系统。传统数字模型较为简化，涉及误差源单一且不精确，难以准确描述实际激光链路跟踪场景。为解决该问题，通过系统理论模型研究、结合真实产品物理特性，建立完善的数字化复合轴跟踪模型，进行复合跟踪过程中误差源分析。该模型综合考虑链路跟踪过程中微振动、探测器噪声、摩擦力矩、编码器误差和齿轮传动误差等误差，考虑真实场景下误差被准确引入数字模型的环节。通过仿真验证模型的有效性。开展特性分析梳理各误差源的主次关系。针对建链的特殊场景分析跟踪精度恶化和断链的原因，提出解决策略，有助于指导各控制器的优化设计。文中模型可为星载激光通信载荷控制系统设计、研制和测试提供借鉴意义。

目前商用的半导体可饱和吸收镜（SESAM）产品可选择性低，每一批次指标一致性差，其物理参数与设计需求可能存在不可预知的差异，导致振荡器参数不可控，难以满足卫星激光测距（SLR）等对激光参数严苛的应用需求。文中通过使用分步傅里叶算法求解Ginzburg-Landau方程，建立仿真模型，提出SESAM参数需求，通过低压-金属有机化合物气相沉积方法将其制备出来，测试其参数为调制深度11.5%、非饱和损耗7.6%、饱和通量39.3 μJ/cm²、恢复时间5.5 ps、损伤阈值21.8 mJ。使用此SESAM搭建线型腔锁模振荡器，在注入泵浦功率为150 mW时，获得平均功率30.00 mW、重复频率44.57 MHz、峰值波长1064.07 nm、−3 dB光谱宽度0.14 nm、脉冲宽度31.50 ps的激光输出。该振荡器符合设计要求，并能通过调节腔长实现双峰、三峰、四峰锁模，应用于SLR系统将提高测距信噪比，获得更好的SLR精度。基于此模型进行大带宽啁啾光纤光栅作为输出耦合器的振荡器仿真时，结果失真，文中将啁啾光纤光栅带来的啁啾量引入Ginzburg-Landau方程，并建立方程描述光栅反射图谱。使用改进后的模型指导振荡器参数设计，经光纤预放大后获得平均功率55.70 mW、重复频率26.32 MHz、峰值波长1029.96 nm、−3 dB光谱宽度0.84 nm、脉冲宽度7.62 ps的皮秒激光输出。

啁啾光纤光栅(Chirped Fiber Bragg Grating，CFBG)作为一种广泛应用的色散调控元件，在光纤飞秒激光系统中扮演着至关重要的脉冲展宽器角色。因此，设计并制作高品质CFBG及其高精度色散测量技术，显得尤为重要。文中基于线性相位掩模结合光束扫描曝光技术，制作了中心波长为1035 nm，3 dB带宽大于30 nm，反射率约90%的长栅区大色散CFBG。针对迈克尔逊白光干涉色散测量过程中的噪声与相位解算问题，提出一种小波阈值去噪结合扩展卡尔曼滤波的CFBG色散测量方法。实验结果表明，该CFBG的色散测量值为20.9283 ps/nm@1030 nm，且多次重复测量的最大误差可控制在±0.025 ps/nm内，相比于傅里叶变换法，该方法具有更高的测量精度。该大色散CFBG的制作及色散测量方法，结合色散调谐技术可实现精确的色散管理，有望应用于全光纤飞秒激光器的色散精准匹配。

光学目标模拟器又称为光学场景模拟器，用于在实验室环境下生成逼近真实目标及背景光学特征的模拟目标及背景，具有模拟场景灵活可控的优势，支持构建各类极限、边缘测试场景，广泛应用于各类光学制导系统的半实物仿真试验以及各类光学成像系统的性能测试。近年来，光学目标模拟器在自动驾驶领域也逐渐受到重视，被用于各类车载光学传感器的性能测试，或参与自动驾驶汽车的硬件在环仿真试验。随着光学制导技术的发展，更多维度的目标光学特征被利用起来，光学目标模拟技术也向着多维度光学场景模拟方向发展。通过综述图像式光学目标模拟器、多光谱目标模拟器、激光雷达目标模拟器的研究进展，分析各类模拟器的工作原理、技术指标、核心器件、国内外主要研究机构及研究现状，旨在帮助读者快速了解本领域的相关知识，把握技术的发展趋势。

压力容器小口径接管焊缝处通常具有复杂的结构，在压力容器运行过程中，焊缝受力复杂，容易造成应力集中，从而产生疲劳裂纹，导致泄漏甚至爆炸事故，小口径接管的结构损伤检测对压力容器安全服役具有重要的意义。涡流热成像技术可远距离检测大视野范围内的物体，特别适合压力容器小口径接管这类结构复杂的对象。基于涡流热成像技术对压力容器小口径接管进行损伤检测，针对接管尺寸小、结构复杂的特点设计了新型线圈。利用SolidWorks构建小口径接管和线圈模型，采用COMSOL进行电磁-热耦合模拟分析，研究在弧形双线圈的激励下小接管焊缝缺陷周围的温度分布情况以及线圈的适配性。模拟中探究相贯线扫描模式的热像方法，实现缺陷信号在相贯线维度的智能检测，并在一定程度上实现了缺陷长度的定量检测。同时，利用实验模拟进一步验证。结果表明：在弧形双线圈激励下，仿真结果表明缺陷区域与非缺陷区域的温度差最大可达10 ℃，而在实际测试中约为5 ℃，均能够有效区分不同尺寸的缺陷。

提出了一种基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络（Wavelet Attention Based Multi-scale Phase Extraction Network，WA-MSPNet），旨在提升结构光相位提取的准确性与效率。基于小波域的混合注意力机制，通过离散小波变换提取低频分量，并在小波域融合通道信息与空间信息，进而增强了有效特征的表达能力；其次，提出一种改进的多尺度增强预测策略，通过自下而上的多层级特征融合输出，提高了预测的准确性和鲁棒性；并且，优化的网络结构，在提升性能的同时能够显著减少参数量和计算量，与经典UNet相比，参数量减少约58%，计算量减少约32%。最后，借助152组测试数据集进行了对比实验，实验结果表明，文中的相位提取网络WA-MSPNet在平均绝对误差、均方根误差以及峰值信噪比等指标方面均优于经典UNet、加入注意力门控的Att-UNet以及结合Swin Transformer和UNet的混合架构模型Swin-UNet，证明了该网络在相位预测的优越性能和良好的泛化能力。

5mm腹腔镜因其镜杆细、占用空间小在多种手术场景下有着广泛应用。为了提升5 mm腹腔镜在近红外波段的病灶探测能力，设计了一款可见光/近红外一区(Near Infrared Region I, NIR-Ⅰ)/近红外二区(Near Infrared Region Ⅱ, NIR-Ⅱ)三波段复合成像内窥镜，并进行了病灶探测深度仿真。为保证兼容性，所设计腹腔镜的光学观察镜部分和摄像适配器部分单独校正像差。光学观察镜部分在486~1700 nm宽波段消色差，实现可见光、NIR-Ⅰ、NIR-Ⅱ三波段共焦面设计。摄像适配器部分进行两次分光，在入射平行光处分成1000~1700 nm和486~900 nm两支路，其中1000~1700 nm支路接InGaAs相机实现NIR-Ⅱ成像；486~900 nm支路接传统荧光内窥镜摄像系统并在成像芯片前二次分光实现可见光和NIR-Ⅰ成像。该系统入瞳直径0.3 mm、视场角80°、最大相对畸变≤20.13%。利用TracePro软件仿真分析了该腹腔镜在NIR-Ⅰ和NIR-Ⅱ波段对肿瘤病灶的探测能力，当以总功率2 W、发射半角45°、波长808 nm的入射光激发位于组织体内深度4 mm、半径0.5 mm的肿瘤时，NIR-Ⅰ波段探测信噪比为3.14 dB，NIR-Ⅱ波段在探测器制冷−20 ℃时信噪比为5.52 dB，制冷−80 ℃时信噪比为6.95 dB。结果表明，可见光/NIR-Ⅰ/NIR-Ⅱ三波段复合成像可提升5 mm腹腔镜对病灶的探测性能。

目前，裸眼3D 显示技术仍存在亮度均匀性低、串扰大、光效低、可视距离短、制造难度大等缺点。基于裸眼3D显示原理和菲涅耳光学理论，设计了一种菲涅耳透镜阵列结构及星形开关的单元液晶显示屏，实现四视点的裸眼3D显示器低串扰、亮度均匀。给出了55 in (1 in=2.54 cm) 4K 3D电视屏的模块结构参数，并在TracePro软件中对所设计的菲涅耳透镜阵列模型及星形开关进行参数的仿真优化设计。结果表明，当菲涅耳透镜的出射面节距为0.304 mm，菲涅耳透镜采用特殊的等厚度法划分得到每个锯齿宽度$ h $为0.0234 mm，菲涅耳透镜厚度为2.772 mm，星形开关中心高度$ a $ =0.03 mm，中心长度$ b $ = 0.04 mm，宽度$ d $ = 0.05 mm时，观看距离为2.5 m范围内图像串扰度几乎为0%，解决了不同位置观看存在的图像亮度不均匀问题。

兼顾减阻和低红外辐射特性是高超声速飞行器设计中的重要指标。减阻杆作为高超声速回转弹体简单的减阻部件，其结构设计对目标红外辐射特性的影响应被重点关注。文中以不同气动盘形貌下的减阻杆为研究对象，构建化学非平衡模型计算流场参数，采用辐射平衡壁面假设条件计算壁面温度，结合普朗克定律和光线踪迹法计算本体红外辐射强度。基于两种典型高度（H=15 km和H=40 km），重点数值分析了装配锥形、半球形和平面形气动盘的减阻杆对钝头体气动、热和红外辐射特性的影响。结果表明：减阻杆在低空工况下的减阻与红外辐射抑制效果均优于高空工况；减阻杆的降热效果集中体现在钝头前端驻点附近区域，在钝头后方壁面降热效果不明显；高空工况下减阻杆在8~12 μm波段的辐射积分强度抑制率总体上高于3~5 μm波段，低空工况则相反。平面形气动盘具有更加优异的减阻、降热与低红外特征，较锥形与半球形气动盘而言，平面形气动盘的减阻特性高出约5%~13%，辐射积分强度抑制率高出约2%~16%。较无减阻杆工况，平面形气动盘作用下减阻杆的减阻率可达55%以上，侧视和前视观测角度下辐射强度峰值分别下降约25%和39%。该研究可为低特征减阻杆的设计提供理论参考。

离轴非球面反射镜是高性能空间光学系统的核心部件，用于研制大视场、长焦距空间遥感相机。为了解决离轴非球面反射镜的高精度面形检测，保障空间遥感相机的成像效果，基于计算全息光学元件建立了一种离轴非球面反射镜的高精度面形检测方法。该方法通过设计基准光斑确定待测镜面的空间位置，通过像差调节可以高精度实现对于待测镜面的干涉检测，利用载频有效分离干扰衍射级次，从而实现对于待测镜面的高精度测量。为了验证所述方法的设计检测精度与有效性，完成对于目标离轴非球面反射镜的干涉检测补偿设计。设计结果表明，利用所述方法可以有效地实现对于离轴非球面反射镜的干涉测量，镜面全口径设计结果残差为0 nm RMS，验证了该方法的设计可靠性与实用性。

激光器在信息通信、智能制造等关键技术中发挥着核心作用。然而，传统半导体激光器尽管结构紧凑、效率高，却面临品质因子（Quality Factor，简称Q值）有限、光束质量较差及难以实现特殊光场等瓶颈。连续域中束缚态（Bound States in the Continuum, BIC）是一种存在于辐射连续谱中的局域模态，因其与辐射通道完全解耦，可实现能量完全局域化，理论上具备无限大的Q值。基于BIC的激光器兼具高Q值与高局域化效应，能有效降低激光阈值，并显著抑制多模竞争从而输出高纯度单模激光。当前研究聚焦于通过结构设计提升 BIC 模式的稳定性与耦合效率，并探索其在集成光子学、拓扑激光器等前沿方向的应用。未来，BIC 激光器有望在片上集成、主动调控等方面取得突破，推动高性能激光技术的发展。