为生成真随机数序列, 提出了先将大气湍流传输中激光散斑图像作为随机数发生器的熵源, 再采用变帧频采样方法进行提取随机数的算法。首先, 为降低相邻激光散斑图像间高相关性对随机性的影响, 提出了变帧频采样方法。其次, 对实验数据进行处理, 根据大气湍流造成激光光斑质心的随机抖动特征, 对散斑图像划分灰度等级, 编码和后处理等操作, 从而提取随机数。最后, 利用NIST测试工具对提取的随机序列进行实验分析, 结果表明: 该序列不仅达到真随机数的标准, 而且序列的数量和随机性均高于等帧频采样方法生成的随机序列。此外, 对激光散斑视频归一化方差与最优采样区间之间的关系进行分析, 为进一步的研究提供重要依据。

为证明双向光传输系统中大气湍流信道的互易性，提出一种测量瞬时接收信号衰落相关性的方法，并建立了分析测量数据的数学模型。在相距883 m的两栋高楼之间进行双向光传输测量实验，根据测得的光斑图像数据，对信道的瞬时衰落相关性进行验证，并分析了实际场景下归一化接收信号起伏方差对相关系数的影响。结果表明: 两个相反方向的光信道瞬时衰落相关系数大部分均在085以上，最高可达095，证明了双向大气湍流光信道之间存在良好的互易性; 且随着归一化接收信号起伏方差的增大，相关系数呈轻微下降的趋势。

针对真随机数生成问题，提出基于大气湍流光闪烁图像的真随机数提取方法。利用相机获取波长为532 nm的激光经过大气湍流传输后的光斑图像，根据其闪烁特性，分别采用固定间隔选取和多步长选取的方式选取光斑图像，固定间隔选择50帧，多步长选择30帧、70帧和100帧，得到的光斑图像相关性很弱，相关系数均小于0.3，由于湍流效应的影响，图像中的像素点发生无规则变化，通过对像素点作组合计算以提取随机序列；通过NIST(national institute of science and technology)随机性测试的方法，对提取的随机序列进行测试。实验结果表明：固定间隔选取的随机序列随机效果一般，测试结果存在P值小于0.01的情况，而多步长选取测试的P值均大于0.01，可以通过随机性测试。

设计了特定周期和占空比的非周期性高对比度光栅来实现光束的波前相位控制，进而实现对光束的多角度控制.在研究中，采用有限时域差分法模拟了特殊排列的非周期高对比度光栅，并获得了-10.644°,-21.176°,-28.307°,10.644°,21.447°和28.418°的光束控制角度.基于这种多角度控制的高对比度光栅阵列，提出了一种具有多角度光束控制的VCSEL光源，这种尺寸极小的宽角发射VCSEL光源系统能使激光雷达系统的结构紧凑化和微型化.

To optimize the optical fiber temperature sensor employing the deep-grooved process, a novel scheme was proposed. Fabricated by the promising CO2 laser irradiation system based on the two-dimensional scanning motorized stage with high precision, the novel deep-grooved optical fiber temperature sensor was obtained with its temperature sensitivity of the transmission attenuation –0.107 dB/℃, which was 18.086 times higher than the optical fiber sensor with the normal depth of grooves while other parameters remained unchanged. The principal research and experimental testing showed that the designed temperature sensor measurement unit had the ability of high sensitivity in transmission attenuation and insensitivity to the wavelength, which offers possible applications in engineering.

像差校正能力是衡量变形镜性能的重要指标，对自适应光学系统波前校正器件的选择有重要的参考价值。结合虚拟像差与直接斜率法控制技术，对最大通光孔径为45 mm的37单元双压电片变形镜的像差校正能力进行了实验研究，并分析了通光孔径与光束入射角度对变形镜像差校正能力的影响。研究结果表明，实验所用双压电片变形镜在通光孔径为28 mm时能够取得最好的像差校正效果，随着光束入射角度增加，变形镜对像差的校正精度逐渐下降。

We present a wave-front sensor-less adaptive optics (AO) system for a Nd:YAG Zigzag slab amplifier. A 39-element rectangular piezoelectric deformable mirror in combination with a stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm is introduced for both static and thermal aberrations correction. Preliminary experiments demonstrate that the output beam quality can be enhanced greatly at different power levels.

报道了把20单元双压电变形镜作为闪光氪灯泵浦的Nd: YAG激光器的腔镜，优化激光器输出光束远场强度分布的实验结果。变形镜由随机并行梯度下降算法控制，以相机采集到的激光束远场环围能量作为算法的评价指标，控制双压电变形镜的面形向远场能量分布更加集中的方向变化。结果表明：系统在20 s内将远场光斑中的多个亮斑校正为单个亮斑，峰值光强与优化前相比提高了5倍；在腔镜倾斜较大时，实验系统将激光器的输出功率由0.006~0.051 W提升至0.330 W，验证了实验系统的有效性。

为了校正板条激光器输出光束波前像差，改善输出光束质量，提出了基于37单元双压电片变形镜的板条激光光束净化系统。采用柱面反射式单向扩束器使主振荡功率放大结构板条激光器输出光束尺寸与37单元双压电片变形镜有效口径相匹配，利用随机并行梯度下降算法控制双压电片变形镜面形，进行波前像差闭环校正，校正后光束远场归一化桶中功率提高到净化前的2~3倍。