在光电混合的体全息系统上实现虹膜识别.利用小波包分解生成特征图像,并且穷举找到具有较高识别率的小波包节点组合.耗时的特征图像生成和图像存储都是事先进行的,光学体全息凭借其多通道和高并行性可以实时地完成特征提取和相关.计算机对采集到的相关结果进行后处理,通过选择合适的窗口和归一化可以进一步提高识别率.模拟识别率可达98%,实验中的最高识别率为91%.实验结果证明了方案的可行性,并为今后向实用化方向发展奠定了基础.

基于空间频谱,对光谱色散匀滑(SSD)技术与衍射光学器件(DOE)联用的焦面光强分布进行了严格的理论分析。与光谱色散匀滑技术联用前后,衍射光学器件焦面光强分布均可转化为一系列不同频率、不同复振幅的正余弦函数的叠加。光谱色散匀滑技术对衍射光学器件焦面光强分布空间频谱进行调制,该调制不仅与光谱色散匀滑参数,还与衍射光学器件相位分布有关。该技术使得衍射光学器件焦面光强分布变得更平缓,但要获得良好的联用性能,需根据光谱色散匀滑参数进行衍射光学器件的优化设计。在某一给定的光谱色散匀滑参数条件下,进行了衍射光学器件的优化设计。结果表明,与光谱色散匀滑技术联用后,衍射光学器件对入射波前畸变的宽容度有较大提高。

高精度的波前重构,是实现对强激光波前畸变进行有效补偿与控制,提高光束质量的重要前提.先利用三个较远的衍射面及输入面上的强度信息,重构出强激光波前的以均方根梯度来描述的低频成分;再利用两个较近的衍射面及输入面上的强度信息,重构出强激光波前的以随机分布描述的中高频成分.当波前畸变的低频幅度小于或等于2λ,中高频幅度小于或等于0.15λ时,算法具有良好的收敛性能.

将衍射结构视为折射率无限大的薄透镜，研究了衍射透镜高折射率表示的折衍混合复消色差望远物镜设计的PWC方法；设计了焦距为2000mm、相对孔径为1／15的双片型折衍混合复消色差望远物镜，并与常规三片型纯折射复消色差望远物镜进行了比较，结果表明双片型折衍混合复消色差望远物镜具有更好的二级光谱校正能力，色球差更小，因此具有更好的成像质量．

基于空间频谱分析方法，建立了光谱色散匀滑技术(SSD：Smoothing by Spectral Dispersion)与衍射光学器件(DOE：Diffractive Optical Element)联用性能的简化分析模型，为SSD与DOE联用时，SSD参量的优化提供了理论依据．数值模拟了SSD各参量，包括脉冲时间、调制频率、位相调制系数、光栅线色散系数等对束匀滑性能的影响．模拟结果表明，SSD参量经过优化选取，且波前畸变随时间快速变化时，能获得良好的束匀滑性能．

基于对光学小波变换必要条件的分析，提出光学小波包变换的概念．选出虹膜图库的联合最优小波包基，利用最优基的线性组合生成相应的复合光学小波包滤波器．将滤波器用于光电混合虹膜识别系统中对待识别输入进行小波包特征提取预处理，模拟结果不仅证明引入该滤波器可明显提升系统的识别效果，也证明了光学小波包变换提出的意义．

在双多通道虹膜识别系统中，研究了局部区域通道对识别率的影响，提出了双向式区域划分和通道数的优化。研究了小波滤波器通道对识别能力的影响和滤波器通道的选择，给出了引入小波包通道来提升识别率的新方法。通过对WED(Weighted Euclidean Distance)分类器的改进研究，提出了相对WED分类器的新概念，进一步提高了系统的识别能力。

为改进光学小波变换，提出了光学可分离小波变换的概念。通过对光学小波变换的必要条件进行分析，采用层叠算法和二维可分离小波变换构造方法计算出了尺度和小波函数的二维离散近似序列。将新的母小波引入到光学小波变换中，获得了光学可分离小波变换。通过与现有光学小波变换及二维可分离离散小波变换进行比较说明了其优点。

给出了一种基于多个分数阶次的复杂光场相位恢复迭代算法。首先利用输入面和两个较高分数阶输出面上的强度信息,恢复出输入面相位分布的轮廓,然后再利用输入面和两个较低分数阶输出面,进一步恢复出相位分布的细节。分别针对具有缓变相位、随机相位分布的光场,进行了二维相位分布的恢复,都得到了良好的恢复结果。最后在一维情形下分析了探测噪声和光路位置调整误差对算法稳定性的影响。

为了形成与中国传统光学设计体系相街接的折衍混合光学设计的理论和方法，研究了PWC表示的折衍混合薄透镜系统初级像差理论，建立了赛德尔像差和数与P、W、C的函数关系，以及∞、∞、∞与衍射透镜结构的函数关系。采用PWC表示的初级像差理论和高折射率设计方法，获得了折衍混合消色差李斯特型中倍显微物镜的初始结构，结果表明其赛德尔像差和数的理论值与设计值相吻合，从而验证了折衍混合光学系统PWC表示的初级像差理论和高折射率设计方法。优化设计结果与传统李斯特型物镜相比较，具有更长的工作距，且像质显著提高，由于前组为单片塑料透镜，有利于批量生产。