针对航空相机复杂的使用环境以及需在高速运动中进行高分辨率成像的特点,设计了一种大视场航空照相机光学系统。该系统光学结构采用双高斯准对称结构形式, 通过双成像模块光学拼接扩大视场角, 调整最后一片透镜实现内置调焦, 且通过控制地物反射镜的3种工作模式, 分别实现航空相机垂直照相、自动调焦及前向像移补偿功能, 避免了航拍过程中温度、气压、航高等环境条件变化时引起的图像质量大幅下降, 确保整个视场内成像质量不受影响。该光学系统设计实现了全视场无渐晕,全视场最大畸变＜0.5‰, 在91 lp/mm处MTF接近衍射极限, 物镜在全视场范围内成像质量一致。通过实验室及航拍试验验证, 该光学系统具有成像清晰、视场大、可靠性高、体积小、质量轻等优点, 满足了航空相机在比较复杂环境下清晰成像的要求。

近年来，金属亚波长结构由于在负折射材料方面存在巨大应用价值，及可作为太赫兹波段的光学限制器等器件应用，引起了研究者们的广泛关注。本文采用电子束曝光离子束刻蚀的方法在金膜上制备了亚波长的超大长宽比U型开口矩形谐振器阵列结构，利用时域有限差分方法(FDTD)和太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对U 型阵列结构的太赫兹波透射光谱响应进行了测量和分析，讨论了透过率对结构几何参数的依赖特性和异常透射的物理机制。通过这种 U 型开口谐振器能够实现太赫兹波的强局域和场增强,可将太赫兹波局域在波长千分之一的尺寸上，从而实现了太赫兹的异常透射现象，这种超大长宽比的U 型开口谐振器可在太赫兹探测、太赫兹成像及其他光学器件的设计上得以应用。

通过控制激光偏振与扫描方向，利用飞秒脉冲激光正交线扫描的微加工方式，在硅和不锈钢表面诱导出了规则分布的复合表面微纳结构并分析了激光能量密度对微纳表面结构形成的影响。实验显示：当激光的能量密度接近材料烧蚀阈值时，在硅表面诱导出了周期条纹嵌套纳米孔的双层复合二维结构，在不锈钢表面则诱导出了依赖于激光偏振方向的纳米点阵列分布，分析认为纳米点阵列是由周期条纹结构边缘发生断裂而生成的。另外，当激光的能量密度大于材料烧蚀阈值时，在硅和不锈钢表面会烧蚀出规则分布的微米级孔洞结构。实验结果表明:第一次扫描诱导出的表面微纳结构增加了对入射激光的吸收，促进入射激光与表面等离子体波的耦合，加强了后扫描的烧蚀效果，使得后扫描诱导出的微纳结构占主导。文中提出的正交线扫描的加工方式为微纳表面结构的制备提供了新的思路。

提出一种压缩感知成像框架结构.该结构采样端用新建的采样矩阵实现数字微镜阵列分区控制,可增强信息获取的准确性,测量得到与新数字微镜阵列对应的压缩采样值；重构端由采样值优化重构出低分辨率图像后,根据分区控制过程建立压缩感知理论框架下的超分辨重建模型,利用梯度稀疏约束优化算法进行求解,恢复出原高分辨率图像.实验结果表明： 数字微镜阵列分区控制与超分辨重建相结合的方法可以明显降低压缩感知成像系统的计算量,缩短成像时间,并且具有较高的图像重构质量.

应用离散偶极子近似的方法计算了L型金纳米棒双体结构的表面等离子体共振引起的消光光谱及其近场电场分布。研究表明在入射光的偏振方向为45 °时双体结构的消光谱峰位发生蓝移; 当入射光的偏振方向为135 °时, 双体结构的消光谱峰位发生红移。两根纳米棒间距较小时, 由于相邻金纳米棒之间的电场强耦合作用, 表面等离子体杂化出现新的共振能级,两根金纳米棒的连接处出现强的电场分布, 这些结果对于金纳米棒结构在表面增强拉曼散射方面有一定的参考意义。

利用太赫兹时域光谱技术, 研究了金属亚波长狭缝阵列结构的太赫兹透射特性。结果表明, 太赫兹波会激发金属狭缝阵列结构的表面等离体波共振, 表面等离子体共振产生太赫兹波段超强透射现象。由于表面等离子体共振效应, 这种狭缝结构对于透射的太赫兹产生很高偏振度, 这些实验结果为制作太赫兹波段偏振器件提供了有益的参考。

CCD型航空侦察相机由于存储量大, 一般每次可拍摄数千张图像, 快门曝光次数频繁, 因此对其工作的可靠性和使用寿命提出了更高的要求。设计了一种新型高可靠性、长寿命帘幕式焦面快门, 帘幕采用金属的钛箔材料, 无需齿轮组传动, 克服了传统的该类型快门的诸多弊端, 保障了帘幕快门的使用寿命;且通过DSP控制整个系统, 提高了控制精度。实验结果表明, 快门在1/1200~1/150 s曝光时间范围内连续可调, 对图像灰度均匀性的影响小于6%, 使用寿命预计可达30万次以上。

选用氨基酸含量差异较大的多年份、 多品种、 多地点种植的445份棉花种子为材料, 分别对其进行近红外光谱扫描。 用一阶导数的数学处理(1, 4, 4, 1)、 标准正态变换和去趋势(SNV+D)最佳组合的预处理方法, 结合改良的偏最小二乘法(MPLS)构建棉籽17种氨基酸成分的近红外定标模型。 定标结果表明, 天冬氨酸、 苏氨酸、 谷氨酸、 甘氨酸、 丙氨酸、 缬氨酸、 异亮氨酸、 亮氨酸、 苯丙氨酸、 赖氨酸、 组氨酸和精氨酸等12种氨基酸含量的定标模型较好, 其RPDc为3.735～7.132, 外部检验r2为0.910～0.979, 近红外光谱分析完全可以替代化学测定; 而丝氨酸、 蛋氨酸、 酪氨酸和脯氨酸等四种氨基酸的定标模型次之, 其RPDc为2.205～2.814, 外部检验r2为0.800～0.830, 近红外分析技术虽不能完全替代化学测定的结果, 但仍可用于大量样品的筛选。 半胱氨酸定标方程的RPDc较小(RPDc=1.358), 因此, 棉籽中半胱氨酸含量不能用近红外分析方法进行检测。

对开放的V型三能级系统，通过微分方程的数值运算，分析了该系统的无粒子数反转激光(laser without inversion，LWI)产生的机制，讨论了探测场和驱动场的失谐、驱动场的Rabi频率、粒子初始状态对系统LWI时间演化的影响。结果显示：驱动场耦合的两个能级上的粒子数分布以相同的频率振荡，位相差π；在探测场和驱动场皆共振(△=△_o=0)时，原子对探测场色散的响应为零，双光子相干项ρca是实量；驱动场的Rabi频率Ω增大时，增益、相干项和粒子数差的振荡周期减小；粒子数的初始状态主要影响增益、相干项和粒子数差的振荡幅度，并不影响最后的稳定状态。

具有微透镜的行间转移面阵CCD在空间辐照环境下,微透镜材料容易模糊,导致不能正常成像;而如果不使用微透镜,则会由于行间转移CCD的填充因子和量子效率低,曝光量不足,影响图像质量和信噪比,亦不能满足使用要求。本文提出采用时间延迟积分(TDI)工作方式来解决这一问题。使用现场可编程逻辑器件(FPGA),在实现行间转移面阵CCD KAI0340-S正常工作的基础上,根据TDI CCD的工作原理,实现了CCD KAI0340-S的TDI工作方式。同时,采用RS485总线,实现了计算机和FPGA之间的通信和数据交换,完成了面阵CCD TDI积分级数、行TDI积分时间、以及集成视频信号处理器增益和偏置参数的任意设置。实验结果表明,在没有微透镜下正常成像时,图像质量很差,其信噪比仅为22.13 dB(TDI级数为1);通过设置合适的TDI积分级数后,图像质量有很大的提高,信噪比超过33.62 dB(TDI级数为4)。行间转移面阵CCD的TDI工作方式,可以改善和提高在空间辐照环境下没有微透镜时的图像质量,解决了借助微透镜可提高其量子效率,但微透镜在空间辐照环境下时间较长又容易模糊的矛盾。