分析了崖层在单行载流子光电探测器（UTC-PD）中的作用，以及其对UTC-PD的3 dB带宽的影响。研究结果表明，崖层使得异质结处电场强度增加，且电场向吸收区延伸，使电子在吸收区的渡越时间和积累程度降低，从而导致3 dB带宽和饱和电流增加；崖层的掺杂浓度和厚度都会对3 dB带宽产生显著的影响；当崖层厚度与掺杂浓度的乘积一定，且收集区保持耗尽时，随着崖层厚度的增加（掺杂浓度减小），3 dB带宽下降，但是，只要崖层的厚度不是太厚(通常为十几纳米到几十纳米)，则无论是改变崖层厚度，还是改变掺杂浓度，3 dB带宽的下降都可以忽略不计，即3 dB带宽基本相等。

激光锁定成像是一种基于光学与弱信号检测中的鉴相原理相结合来获取强背景光下目标图像的方法。本文基于激光锁定成像中的鉴相技术提出了一种基于调制白光 LED的锁定成像。采用电压调制白光 LED照射目标区域, 并同步控制彩色 CCD相机获取图像。分别对图像 RGB三个分量运用鉴相技术处理。实验表明, 基于白光 LED锁定成像能够很好的获取强背景光下的目标图像.

研究了导带不连续性对InGaAsP/InGaAs单行载流子高速光探测器(UTCPD)的3dB带宽的影响。研究结果表明，由于导带不连续性的存在，使得3dB带宽降低。导带不连续性越大，3dB带宽越低。通过增加隧穿系数、收集层厚度、收集层掺杂浓度和减小吸收层掺杂浓度可以在一定程度上消除导带不连续性带来的不利影响。研究结果还表明，增加隧穿系数、收集层厚度和减小吸收层掺杂浓度这三种方法在消除导带不连续性不利影响的同时又有各自的缺点，而适当增加收集层掺杂浓度是最为有效的一种方式。该研究结果可以为UTCPD的设计提供理论指导，特别是采用UTC结构的波导型光电二极管。

为了监测出核爆炸, 采用一种改进的Horn-Schunck算法, 进行了理论分析和实验验证。计算出连续帧核爆图片的光流场, 绘制出光流场图。例如, 取第1159帧和第1160帧图像, 得到了水平光流均值为0.018181pixel/s, 均方差为0.375775pixel/s; 垂直光流均值为-0.503308pixel/s, 均方差为0.896142pixel/s。结果表明, 根据图形及速度分布能够判断出核爆炸。

应用图像处理技术进行野外火车钢轨测量实验时，不可避免遇到外界强太阳光的干扰问题。为了能有效消除太阳光的干扰作用，采用了激光锁定成像的方法，通过外接控制电路触发激光器并让电荷耦合器件同步采集图像，运用激光锁定成像原理，获得高质量的钢轨轮廓曲线。通过大量实验验证，激光锁定成像的应用使得钢轨磨耗输出的结果更稳定，而且能够适应较大范围内变化的外界环境光干扰。结果表明，激光锁定成像能保证测量系统的稳定性，从根本上消除测量过程中出现的各种随机误差。

在视频跟踪系统中，运动目标检测是实现跟踪的前提和难点。为了能够有效地检测出目标，提出了一种基于动态模板匹配和卡尔曼滤波的目标跟踪算法。首先将前两帧图像差分检测运动目标区域，提取特征点；然后利用卡尔曼滤波在搜索区域中找到与目标模型最匹配的候选目标位置并与当前帧目标模板进行匹配；最后将特征点流失率作为限定阈值，采用模板更新策略动态更新模板。跟踪实验表明，该算法具有很好的匹配精度与实时性，对目标姿态变化、大小变化、遮挡问题等有很好的鲁棒性。

对光外差超声无损探伤实验系统的结构、原理进行了说明.分析了系统参数设计中信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置和聚焦透镜的焦距这三个要素对外差效率的重要影响,根据理论计算所设计的光外差超声无损探伤系统,外差效率可达0.965.该系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤,观察到距离1 555 mm处钢管微小裂缝的超声反射信号.对零差信号利用三角函数拟合和最小二乘法进行数学处理,可测得裂缝处相对探测点的距离,相对误差为0.19%,可以达到对金属管道远程无损探伤的要求.

在光外差测量中,信号光与本振光的光程差、探测器的相对位置、探测器光敏面相对于激光光斑的大小和聚焦透镜的焦距,对系统的外差效率都有重要影响。针对光学外差无损探伤应用,计算分析了这4个因素对外差效率的影响。对外差效率的数值计算表明:系统外差效率随着光程差的增大而降低,探测器位置不同,此下降趋势不同；探测器相对位置和探测器光敏面大小则具有最佳值；聚焦透镜对外差效率有很大的影响,其焦距只能在一个很窄的范围内选择,被测目标物体与测量系统中透镜的距离越近,此选择范围越窄。根据理论计算所设计的超声外差探伤系统,外差效率可达0.965。系统用于由脉冲激励超声工件的内部探伤,观察到距离1555 mm处钢管微小裂缝的超声反射信号。

利用同位素C13O216激光器R18支线与NH3分子asQ6,6跃迁间的相互作用,观察到了斯塔克效应光学双稳性和光学限幅,分析了含有多普勒加宽的稳态理论,实验结果与理论分析结论一致.