由于受系统体积限制, 目前激光引信大视场探测方式无法满足小型化结构简单的需求。针对激光引信弧矢方向无漏探测、子午方向窄视场探测的技术要求, 提出了一种小型化大视场激光引信发射光学系统的设计方法, 采用由三个管芯线型阵列排布的隧道结半导体激光器作为发射光源, 合理选择光学视场空间布局方式, 设计了三象限扇形轮流发射方式激光引信发射光学系统, 其特点在于体积小、视场大、结构合理, 装调简单, 单路发射光学系统体积为8 mm×8.2 mm×15 mm, 单路弧矢方向探测视场达120°。设计的发射光学系统能够满足弹径为Φ70 mm的便携式防空导弹激光引信大视场目标探测要求, 解决了周视激光引信小型化的需求问题。

激光相干探测具有灵敏度高、携带信息丰富等优势, 在**、测绘、通信等领域得到了广泛的应用, 特别是在激光雷达和激光通信领域的应用发展迅速, 但在激光引信领域尚没有大规模地开展。相干探测应用到激光引信是通过检测激光多普勒信号获得目标的相对速度信息, 利用速度差别极大地提高激光引信抗自然环境的干扰能力。介绍了相干探测的原理及特点, 详述了四种相干激光引信体制, 针对典型的线性调频相干激光引信, 对其工作原理及系统组成进行了介绍。目前相干探测激光引信技术尚处于起步阶段, 由于该体制可以极大提升激光引信的抗干扰能力及作用距离等综合性能, 具有广阔的应用前景, 值得各相关研究机构进行深入研究, 进而加快相干激光引信的工程化应用进程。

速度识别能力的高低直接决定了激光探测系统性能的优劣，受探测器带宽限制，传统激光探测系统无法实现对数马赫目标的速度多普勒信号检测。提出的同偏振双频激光相干探测测速方案成功解决了该难题，极大提高了系统效能。基于双频激光相干探测原理，分析了在实际应用中的振幅扰动、相位扰动及频率扰动等时频扰动对该系统信噪比的影响并与单频系统进行了对比。结果表明：单、双频系统回波信号信噪比受振幅扰动的影响基本一致；而针对各种频率扰动和相位扰动，双频激光探测系统回波信号信噪比明显高于单频激光探测系统，如当相位扰动达0.5π时，单频激光探测系统信噪比接近0 dB，而双频激光探测系统信噪比仍高于18 dB。

提出一种光瞳滤波器来同时实现横向超分辨和轴向焦移效应的电控制．该光瞳滤波器由两偏光镜及包含有径向双折射元件的任意偏振态的电控旋光器组成．利用径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用，结合旋光器对任意偏振态光的旋光作用，与两个偏光镜结合，实现了空间偏振态的重新分布．利用庞加莱球及琼斯理论进行了分析，结果表明，借助这种电致位相延迟来实现的偏振态调制效应，可同时实现横向超分辨与轴向焦移效应．对能够同时获得横向超分辨与轴向焦移的情况进行了分析，得到了系统各组成参量及电光调制范围．

提出了一种新颖的激光测距方法。该方法避开了传统激光测距法中使用复杂辅助电子设备对脉冲计时或比较相位差的过程,而主要通过光学手段分析和提取待测距离信息,最终通过比较大量光子数目的方法求得待测距离。并利用单轴晶体的双折射和全内双反射性质,用特殊结构的单块LiNbO3晶体设计了实施该方法的主体装置。结果表明,该激光测距法同目前普遍使用的激光测距法相比,不但简化了结构,而且有很高的测距精度,从而为激光测距开拓了一种新的思路。

提出利用电控径向双折射光瞳滤波器实现横向超分辨性能参量的调制与轴向扩展焦深。该光瞳滤波器由两个平行偏光镜,一个电光晶体与一个径向对称双折射晶体组成。分析了电光晶体与径向双折射元件对光偏振态的空间调制作用,通过控制电光晶体的相位延迟实现径向中心处初始偏振态的控制,与径向双折射元件横向偏振态调制结合,实现了庞加莱球上偏振态演变路径与阶段的控制,从而对焦点附近偏振态进行空间调制以实现光强的重新分布。研究结果表明,外加电场调制可以实现横向上超分辨性能的调控以及轴向上焦深的扩展,并可得到相应的电光相位延迟范围。

二维编码阵列是编码孔径成像的关键部件,它直接决定着再现的层析图像的质量。目前仍没有一种理想的二维阵列既具有较高的量子收集率,又具有良好的层析成像特性。采用一种新的方法——分割矩阵(DIRECT)全局优化算法,设计二维阵列,该算法适用于多变量“黑盒”问题的求解,并且具有比其他优化算法更快的收敛速度。其目的是设计一类自相关函数旁瓣最大值为1,同时具有最大填充率的二维编码阵列。理论分析及实验结果表明:用该算法搜索得到的二维阵列既具有较高的量子收集率,又具有良好的层析成像特性。

星间激光通信中，由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统完成了系统的大范围、高精度跟踪任务。对复合轴系统进行了基于Z变换的数字模拟以研究其带宽设计。根据计算的卫星轨迹和粗跟踪系统机械误差，得到了粗跟踪系统的带宽设计结果；给出了粗跟踪系统和精跟踪系统的配合工作关系；得到了精跟踪系统的带宽设计结果；最后研究了在中高频扰动下，复合轴系统的带宽设计。以上结果为星间激光通信中的复合轴系统控制系统设计提供了重要依据。

采用通信理论建立了成像光通信的时空连续三维高斯信道模型,分析了信道容量。结果表明利用光的空间特性可以增加信道容量,其效果取决于系统的空间带宽积。提出了一个成像光通信的收发系统方案,给出了基本的系统设计条件,并分析了系统性能。进行了30 m距离的点阵图传输实验,结果验证了系统的设计要求和性能。给出了一种适合成像光通信的信号相关探测接收方法,它要求用于通信的点阵图像需按照二维空间正交码来构造。为了提高相关接收时的信号处理速度,还可考虑采用光学信息并行处理器,例如非相干多通道相关器,并对该相关器的工作过程做了描述。