飞秒激光直写光波导是实现三维光子集成芯片（PIC）的重要技术手段。PIC集成度的提升受弯曲波导曲率半径的限制。为了实现大曲率低损耗弯曲波导的飞秒激光直写，提出多次激光修饰增强波导芯层与包层折射率对比度的方法来优化芯层的横截面折射率分布。在20 mm曲率半径下，实现S型弯曲波导低至0.64 dB/cm的弯曲损耗。该方法在降低弯曲波导损耗方面拥有巨大潜力，对于提升PIC的集成度具有重要意义。

可调谐二极管激光吸收光谱层析成像（TDLAT）是一种重要的光学非侵入式燃烧检测技术。然而，TDLAT逆问题的欠定性本质使得现有迭代层析成像算法重建的燃烧场温度分布图像存在较大误差。针对该问题，笔者将图像处理领域的卡通-纹理模型引入TDLAT，提出了基于卡通-纹理模型的温度重建算法（TRACT）。该算法利用全变差约束下的Landweber算法重建气体吸收密度图像中的卡通成分，较好地恢复其中的平滑特征与边缘结构；构建改进的迭代收缩阈值算法深度展开网络，并用其重建气体吸收密度图像中的细节纹理成分；通过卡通成分重建与纹理成分重建的相互补充，提高气体吸收密度图像的整体重建质量，进而提高燃烧场温度分布图像的重建质量。利用火焰动力学模拟器生成的仿真数据与利用TDLAT实验系统实际测量数据进行的重建实验均表明，与现有的迭代层析成像算法相比，TRACT重建的燃烧场温度分布图像在客观评价指标与主观视觉质量方面均有较大提升。

光学相干层析成像（OCT）能够无损获得微米级空间分辨率的样品截面信息，在眼科、血管内科等临床诊疗研究和应用中起到了重要的作用。利用OCT测量光场的幅度可以获得样本的三维结构信息，如眼底视网膜的分层结构，但对组织特异性、血流、力学特性等功能信息的作用有限。基于相位、偏振态、波长等光场参量的OCT功能成像技术应运而生，如多普勒OCT、OCT弹性成像、偏振敏感OCT、可见光OCT等。其中，基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术具有显著的鲁棒性和系统复杂度优势，已经在临床无标记血管造影中获得成功。此外，应用于三维血流流速测量的动态光散射OCT、具有无标记组织/细胞特异性显示能力的动态OCT、能够监控热物理治疗温度场的OCT温度层析成像等，已经成为了OCT功能成像的技术前沿。综述基于光场幅度动态变化的OCT功能成像技术的原理、实现和应用，分析了所面临的技术挑战，并展望了未来发展方向。

针对雾气环境下实际图像亮度/对比度不佳的情况，提出了整体灰度拉伸和局部对比度增强算法，改善了图像的亮度和对比度。采用基于暗原色先验的图像去雾算法来去除视频监控中常常遇到的雾霾影响。为了消除块效应，将图像分成最小的块，即对每个像素提取暗原色，并采用邻近相似性原则修正暗原色，MATLAB仿真表明，改进后的算法可以很好地去除图像中的雾气。最后，完成了基于达芬奇 DM6467的图像增强算法软件开发，实现了 4路视频的输出、切换和图像增强。增强后的图像，其 SSIM指标可提高 50%以上，该系统可以有效地去除雾气对图像的影响，满足图像去雾增强的需要。

随着长江中下游稻麦轮作区水稻成熟期的推迟, 冬小麦播期的推迟已经成为影响产量的主要障碍, 因此在迟播小麦中筛选抗性较好的品种很有必要。 该研究旨在监测冬小麦生长早期冠层叶片的相对叶绿素含量, 用于迟播冬小麦品种筛选。 为探讨利用无人机多光谱影像监测冬小麦叶绿素含量的可行性, 基于多光谱无人机获取的5个单波段光谱反射率和15个植被指数作为自变量, 经过递归特征消除法(RFE)特征变量筛选, 去除冗余变量, 利用后向神经网络(BP)回归算法构建冬小麦相对叶绿素含量(SPAD)值遥感反演模型。 根据2020年—2021年江苏省扬州市广陵区实验点冬小麦越冬期、 拔节期两个生育期的实测叶片SPAD值, 结合同步获取的多光谱无人机影像, 分析了这两个生育期遥感变量和SPAD值之间的相关性。 并结合遥感变量之间的特征重要性排序进行特征变量筛选, 筛选出的变量作为模型的输入, 构建并筛选出各生育期最佳的反演模型。 比较岭回归(Ridge)和梯度提升树(GBD)算法, 以R2和RMSE作为模型评价指标, 在验证集上分析了各生育期3种模型的自学习能力和泛化能力。 结果表明, 经过了最优光谱信息筛选而建立的BP神经网络模型在此两个生育期的数据集上均表现出了最强的回归预测能力。 R2和RMSE在越冬期分别为0.806和1.861, 拔节期分别为0.827和0.507。 通过对无人机多光谱数据进行变量筛选, 构建的优选模型BP神经网络具有较高估算精度, 且表明在冬小麦的早期监测中, 拔节期比越冬期效果好。 利用无人机多光谱在估算迟播冬小麦SPAD值进行品种抗性筛选的方法是有价值的。

针对光频域反射（OFDR）系统中光源调频非线性导致的传感单元定位误差、传感精度低、传感范围窄、系统适应性差等问题，提出了开环校正结合光电锁相环闭环校正电流内调制分布反馈式半导体（DFB）激光器的方法。该方法用于控制DFB激光器连续、快速、大范围频率扫描线性化，使其成为OFDR系统的优质光源，提高OFDR的分辨率。实验结果表明DFB激光器的扫频非线性度由16.55%下降至0.078%，拍频信号中心频率的功率提升了21.1 dB，探测范围由15 m提升至50 m，测量值与实际值的最大误差为3.79 mm，重复性测量的最大标准偏差为112.2 μm。

飞秒激光烧蚀加工与传统皮秒或纳秒激光加工相比, 具有热作用区域小、激光分辨率高、能够抑制等离子体的物理屏蔽效应等优势, 因而被广泛应用。基于雪崩电离和多光子电离效应, 阐述了飞秒激光烧蚀透明电介质材料机理, 介绍了飞秒激光烧蚀制备不同微结构件现状, 综述了近年来国内外飞秒激光微纳加工石英玻璃烧蚀点、烧蚀线和烧蚀面微特征的研究方法和研究进展, 对微功能结构件的实际应用情况进行了总结, 分析了现阶段飞秒激光在加工透明电介质领域存在的不足, 最后对该技术的发展进行了展望。

针对激光雷达因为颠簸等路面原因突然转向和做摇摆运动所造成的运动漂移问题，提出一种基于连续时间样条约束的改进激光里程计。在运动非连续性假设下，基于扫描关键帧和样条分割来提高点云匹配精度，然后添加样条约束，基于改进迭代最近邻（ICP）算法进行帧与地图匹配，有效抑制运动轨迹的漂移。在KITTI里程数据集和实验室采集的里程数据集上的实验结果表明，所提激光里程计改进算法分别使运动轨迹的全局平均误差降低了12.43%、29.40%。与目前基于几何特征的方法相比，所提改进激光里程计稳定且有效抑制了运动轨迹漂移，改善了激光里程计性能。