Combining the synthetic aperture radar (SAR) with the optical phase recovery, Fourier ptychography (FP) can be a promising technique for high-resolution optical remote imaging. However, there are still two issues that need to be addressed. First, the multi-angle coherent model of FP would be destroyed by the diffuse object; whether it can improve the resolution or just suppress the speckle is unclear. Second, the imaging distance is in meter scale and the diameter of field of view (FOV) is around centimeter scale, which greatly limits the application. In this paper, the reasons for the limitation of distance and FOV are analyzed, which mainly lie in the illumination scheme. We report a spherical wave illumination scheme and its algorithm to obtain larger FOV and longer distance. A noise suppression algorithm is reported to improve the reconstruction quality. The theoretical interpretation of our system under random phase is given. It is confirmed that FP can improve the resolution to the theoretical limit of the virtual synthetic aperture rather than simply suppressing the speckle. A 10 m standoff distance experiment with a six-fold synthetic aperture up to 31 mm over an object of size ∼1m×0.7m is demonstrated.

针对基础物理化学实验“流动吸附法测定多孔材料比表面积”数据重现性差、实验内容单一和可视化实验现象少的不足，从实验仪器、实验内容和实验现象三方面对原有实验进行了改进。通过改进气体流量控制和显示系统，并设计可自动封闭的吸附仪，显著提高了实验数据的重现性。改进后的装置在实际教学中的试用表明其具有可推广性。在此基础上，结合国家“双碳”战略，拓展实验内容，引入多孔材料的典型应用——CO₂捕集，并增加可视化实验现象，利用指示剂颜色变化判断吸附终点。改进后实验将前沿科技与经典实验结合，体现了科教融合和创新发展的教学理念，使学生了解科技前沿，增强专业认同感，有益于培养创新思维和科研能力。

基于宏观反射式傅里叶叠层成像理论，提出一种主动相干光学合成孔径超分辨成像空间目标探测系统。采用主动相干光源配合单个小孔径相机，采集目标低分辨图像序列，通过傅里叶叠层拼接算法重构接近等效合成孔径倍率的超分辨图像。给出了系统的总体方案和详细设计，并通过搭建的宏观反射式近红外主动相干光学合成孔径超分辨成像地面实验装置验证了系统的超分辨成像能力。该系统有望通过小孔径实现等效合成孔径全天时高分辨成像效果，大幅缩减载荷口径需求。弥补传统空间目标探测系统夜间成像能力的不足，提升空间目标夜间探测能力。

设计和构建了发射波长为355 nm和532 nm的户外型全天时激光雷达系统，用于探测大气气溶胶和水汽。运用355 nm和532 nm的米散射、532 nm的偏振、氮气和水汽分子的拉曼激光雷达技术，用于对边界层结构、对流层气溶胶和云光学特性及其形态、水汽混合比进行连续探测研究。该系统结构紧凑，运输方便，具备远程操作、数据传输、一键式启动等功能。利用该系统对大气气溶胶和水汽进行探测，探测结果表明：在大气气溶胶的探测过程中，在重污染条件下混合层高度较干净天低，在0.5 km以下，而干净天在1 km左右；通过对消光系数、Angstrom指数和退偏振比分析可知，重污染条件下，底层大气气溶胶以球形粗粒子污染物为主，干净天底层大气气溶胶以球形细粒子污染物为主；在云层中，Ang-strom指数明显减小，且出现负值，说明云粒子半径较大。在水汽探测过程中，采用自标定方法获得系统的标定常数为121，与已标定的激光雷达系统对比，误差在±0.3 g/kg以内；连续探测结果表明可对夜晚5 km及白天混合层以内进行探测。该系统满足产品化的需求，可广泛运用于大气环境的监测领域中。

不同类型脉冲之间的演化是被动锁模光纤激光器丰富动力学的体现。报道了一种可实现多种脉冲切换的混合锁模光纤激光器，当泵浦功率为400 mW时实现了孤子分子、谐波锁模、孤子簇之间的相互切换。增加泵浦功率至600 mW时获得了类噪声脉冲输出，对应的输出功率和单脉冲能量分别为15.2 mW和0.86 nJ。通过调节偏振控制器实现了类噪声脉冲中心波长从1 895 nm到1 930 nm可调谐。所搭建的激光器具有锁模脉冲可切换，波长可调谐，能自启动等优点。

为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场，搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理，使用转台式探测结构，通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪，确保测风的精度。实验结果表明，该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好，频率跟踪的范围为±50 MHz，可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测，在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后，随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km，夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比，风速误差均小于10 m/s，其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%，探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致，误差范围在10°~20°之间，在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析，结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。