为便于环保部门实时准确监测水体油污染情况, 研制了一套基于紫外荧光和物联网技术在线监测水中矿物油浓度的系统。该系统采用非对称Czemy-Turner光路的高精度单色器, 提高了分辨率;光路增加了一束参考光, 用于修正光源波动对探测结果的影响;光路增添光纤传输激发光和荧光, 减小系统因仪器振动造成的光路偏差;探头采用特殊设计光纤束, 大幅提高光纤耦合效率和信号输出;系统集成了控制模块和无线通讯模块, 实现系统的实时测量、数据处理和远程控制。该系统集成度高、探测精度高、稳定性好。利用化学计量学方法中的平行因子算法和化学校正分析理论, 降低矿物油不同成分差异带来的计算误差, 精确计算出未知样品的浓度。使用该系统测定了柴油、机油、原油三种样品溶液在10, 25, 50和100 mg·L-1的荧光光谱。用光栅光谱仪测得这三种油的最佳吸收波长分别为256, 365和397 nm;用荧光分光光度计测量了上述三种油的吸光度分别为0.028, 0.036和0.041;它们的最佳发射波长分别为355, 419和457 nm。利用该装置测得柴油、机油和原油的检出限分别为0.03, 0.04和0.06 mg·L-1, 相对误差分别为2.1%, 1.0%和2.8%。

以多像素光子计数器（MPPC）的光电特性和实验结果为基础，通过对传统的工作在线性模式下的雪崩光电二极管的信噪比公式进行修正，得到了适用于MPPC的信噪比表达式。对在随机光子探测模式下的信噪比表达式进行了数值计算和实验验证。数值模拟结果显示在随机光子照射下，最小可探测光子通量的量级为103 count/s, 最小可探测功率量级为10-15 W。对短脉冲光子探测模式下的光子计数信噪比表达式进行了数值分析，结果显示，利用调节合适的光电子数等效阈值进行光子计数的方法能够大大提高探测器的信噪比，该方法相比于传统的光子探测器有明显而独特的优势，在短脉冲弱光探测的场合，诸如脉冲激光测距、高能粒子物理等方面有较大的应用前景。

采用固相反应法制备了(RbBi)1/2MoO4陶瓷样品。 室温下测量了(RbBi)1/2MoO4的红外反射谱, 观察到15个振动模式; 利用Kramers-Kronig(K-K)关系对样品的红外反射谱进行数据处理, 获得材料的光频介电常数ε∞=2.17, 微波频段的外推值为20.56, 略小于实际测量值21.4; 获得材料的本征品质因数Q×f为11 790 GHz, 高于实际测量值6 200 GHz, 说明陶瓷材料的品质因数还有较大提升空间。

多层光学薄膜系统的评价函数是复杂的非线性多峰函数，传统数值计算方法在不知评价函数性态的情况下，计算全局极值很困难，且计算不稳定，效率比较低。模拟退火算法运行效率高，较少受初始解的限制，在接受优化解的同时接受部分较差的解，容易得到全局极值。对一般模拟退火算法进行了改进，增加了加温和记忆模块，使算法能够更加合理地选择控制参数的初始值和记住搜索过程中遇到过的最好结果，提高了算法跳出局部最优“陷阱”的能力。采用改进后的模拟退火算法设计的红外增透膜、中性分光镜和 10.4 μm长波通滤光片，目标函数值分别降低了77.6%,31.9%和96.2%，膜系具有良好的光谱特性和更加平坦的透射率曲线。

为了研究周期性结构的左手材料中层间距和频率的关系，分别制作了层间距分别为3.08 mm，2.93 mm，2.73 mm 和 2.33 mm的棱镜形样品。用网络分析仪HP8720ES测量了电磁波通过样品折射后的强度和频率的关系图。同时还模拟了层间距为3.23 mm，3.13 mm，3.03 mm，2.93 mm 和2.73 mm的样品，得到了相应的频率和电磁波强度的关系曲线。实验和模拟结果一致，即：随着层间距的减小，谐振频率从高频向低频移动。

在理论上研究了 RY 型四能级原子系统中的交叉 Kerr 非线性效应。采用微扰理论和 密度矩阵方法导出三阶极化率 实部随外加的相干耦合场强度和原子两基态间的无辐射衰减系数之间的关系。结果表明,在双光子 Raman 共振处, 通过减小原子两基态间的无辐射衰减系数和提高外加的相干耦合场的强度,可以获得无吸收增强的交叉 Kerr 非线性 效应。该研究结果在全光学开关上有着重要的应用潜力。

为了更好地将液晶器件应用于选通成像系统中,从理论上推导出了液晶器件透过率与波长、折射率、电压之间的关系。从双折射率与光强的关系定量分析了扭曲向列相液晶的色散效应。用光栅光谱仪选择380-1 100 nm波段,以SONY公司LCX023CMT型号的TFT-LCD为样品,测试了液晶器件在不同灰度级和波长下的透射率。研究结果表明:液晶器件在可见光波段色散较小,随着灰度值的增加,色散增大;通过自制的光强局部选通成像系统对同一物体进行了对比拍摄,选通后的照片表明液晶器件的色散对成像质量影响不大;该液晶器件对红外光线有近12%的透过率,证明其可以实现近红外波段的强光局部选通成像。

基于应力光学定律和弹性热应力理论，导出双折射的光程差与主应力差之间的关系。利用光学弹性仪进行了实验测试，研究了温度变化下应力对树脂光学镜头成像质量的影响。从28℃～68℃的温度范围内，实验获得了树脂镜头的热应力等色线和不同温度、静置情况下的树脂镜头的热应力等色线干涉条纹的图像。得出结论：温度变化在树脂镜头中产生热应力，但不会产生应力集中，在温度恢复时没有残余应力，在40℃的温度变化内不会影响光学树脂镜头的成像质量。

空间调制偏振干涉成像光谱仪的核心是干涉仪, 干涉仪的重要组成部分是Savart偏光镜。Savart偏光镜的透射率直接决定着空间调制偏振干涉成像光谱仪的光通量, 进而影响到目标的干涉图和目标的像。因此有必要研究Savart偏光镜的透射率对光通量的影响。在介绍干涉仪结构的基础上, 利用电磁场边界条件和折射定律分别求得了光在Savart偏光镜的4个分界面：空气/Savart偏光镜的左板; Savart偏光镜的左板/胶粘剂; 胶粘剂/ Savart偏光镜的右板; Savart偏光镜的右板/空气的透射率和光强, 同时得到了光通过干涉仪后的两束干涉光的光强。利用光的叠加原理得到了干涉后的总的光强, 并求出了光通过Savart偏光镜的透射率和光通量的数学表达式。通过两者的关系式可以很直观的看到Savart偏光镜的透射率对空间调制偏振干涉成像光谱仪的光通量的影响, 为研究空间调制偏振干涉成像光谱仪提供了一定的理论依据。

光栅扫描光谱仪的入射光线和出射光线的方向是固定的，在光栅转动下进行分光，这与光栅不动而入射光方向改变的分光方法不同。由光栅方程出发，计算出电脑自动控制多光栅转动的光谱仪测试系统的角色散率、线色散率和分辨本领，得出光栅扫描光谱仪的角色散率、线色散率和分辨本领等参数公式。所得结果与光栅不动而入射光方向改变的光谱仪的角色散率、线色散率和分辨本领不同。这为光栅扫描光谱仪的使用和研究提供了理论依据。