分析了由特高压直流输电控制保护工程系统相位光时域反射仪(Φ-OTDR)测得光缆沿线时域、频域信号的分布规律，提出了信号时域乘法短时过双电平率与频域分段频带均方根误差(RSMD)综合算法，编制了综合算法程序，开展了工程实验。当光缆链路在2.3，5.0，10.8，16.0 km处存在微弱故障时，利用乘法短时过双电平率法可使得系统信噪比(SNR)分别提高到9.41 dB、9.02 dB、7.60 dB、3.50 dB。当光缆链路信号频带内分段数为8时，系统SNR可进一步提升，且频带RSMD峰值可突出微弱故障位置，与实际情况差异小。所提方法的光缆链路微弱故障定位精度达到±2 m，不仅提升了工程系统的SNR，还解决了难以辨识光缆链路微弱故障的问题。

利用双向抽运拉曼放大器实现了4×100 Gbit·s ^-1光网络传输295 km(68.85 dB)的应用,测试了系统的光学信噪比、传输余量及长期误码特性,仿真了双向抽运拉曼放大器在4×100 Gbit·s ^-1传输系统中的功率演化过程。研究结果表明,双向抽运拉曼放大器的应用需综合考虑信号输入功率、前后向拉曼增益及经济成本等。

运用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术得到了美国地质勘探局(USGS)系列地质标样的等离子发射光谱。使用人工神经网络测定了不同地质标样的铁元素含量, 测得BCR-1G、BHVO-2G、BIR-1G、GSD-1G、GSE-1G标样的铁元素含量与标准含量的相对误差分别为1.86%、5.73%、0.27%、3.86%、2.63%, 表明LIBS结合人工神经网络可以很好地测定USGS系列地质标样的铁元素含量。

光纤传输红外脉冲激光在密闭容器内爆炸式汽化液体形成汽化泡促使液体体积急剧膨胀，在喷嘴处形成高速液体射流。利用聚偏氟乙烯(PVDF)针式水听器探测不同激光参数和光纤位置条件下钬激光脉冲诱导高速液体射流的射流压力和汽化效应诱导声波信号，其电信号在示波器上显示并记录，分析射流压力和声波强度与激光脉宽和激光强度的变化关系。实验结果表明激光平均能量为426.3 mJ时射流压力与脉宽(494~967 μs)呈正相关函数变化关系，声波强度在光纤末端与喷嘴间距d=2 cm 和d=4 cm 时与脉宽呈负相关函数变化关系，d=6 cm 时声波强度随脉宽的增大呈先升后降的变化趋势，在736 μs 脉宽时声波强度达到最大值1.32 MPa；脉宽为480 μs 时射流压力和声波强度随激光能量(266.3~420.8 mJ)增大而增大；当激光参数恒定时声波信号和射流信号均随d 增大而增大。

长距离目标探测、快速目标捕获、多个目标跟踪是一个高性能光学预警系统应该具备的几个基本特征，是实现全空域光学闭合探测的基本条件。传统光学跟踪平台，由于结构的固有缺陷使其在预警应用中存在一些问题。提出了一种新概念结构的、适合光学预警应用的光学跟踪平台，称为“伞状多层分布式结构”。旨在通过此新型跟踪平台的结构特点，结合多探测器测量、控制与信息处理系统优化等方面研究，有效解决目标搜索视场小；目标跟踪单一；跟踪过顶盲区几个制约光学预警系统性能的问题，打破光电跟踪设备在光学预警系统中应用的瓶颈。

高动态范围的图像可用于同时探测具有较大对比度的亮暗目标, 利用数字微镜(DMD)获取高动态范围图像是目前最为先进的一种技术。本文在分析DMD工作原理的基础上, 设计了一种像素级的高动态范围图像获取系统, 该系统由光学系统、机械系统、DMD像素级调光算法及成像单元组成。光学系统采用二次成像光路, 其中第一次成像物镜采用像方远心光路, 第二次成像的转置镜头采用放大倍率近似1∶1的准对称结构, 机械系统采用光学元件的包边设计和定心车工艺, 达到秒级的光学装配精度; DMD像素级调光算法采用搜索单个微镜像素在图像帧周期间的控制权值实现, 成像单元可同时兼顾科学级12 bit sCMOS和8 bit CCD, 设计完成的原理样机验证了系统设计的正确性, 其获取的图像动态范围可达140 dB以上, 远高于传统摄像机78 dB的动态范围。

为研究聚焦调Q 脉冲激光诱导水下空化效应，理论分析了激光击穿诱导等离子体空化泡初始半径与绝热指数对空泡动力学的影响。理论研究表明，初始半径影响后期空泡半径的变化，初始半径增大，空泡运动周期、最大泡半径也变大。最大泡半径随绝热指数的增大而增大，与初始半径影响相比，绝热指数对空泡动力学的影响相对较小，表现在不同绝热指数时，空泡运动周期差别不大。聚焦调Q 的Nd∶YAG 脉冲激光聚焦后作用于水中诱导空化泡，使用高速摄影技术准确记录等离子体与空泡动态变化序列图片；使用针式水听器探测辐射的冲击波信号。实验结果表明空泡与冲击波能量主要集中在第一个振荡周期内,第二次、第三次空泡最大半径时空泡能量分别为第一次空泡最大半径时最高能量的31.9%和9.96%，第二次、第三次闭合时辐射的声波能量分别为第一次闭合时辐射最高声波能量的51%和16.8%，后期的泡能和冲击波能量剧烈衰减。

800 mm 芯径低氢氧根光纤传输自由运转钬激光脉冲爆炸式汽化光纤端面的水形成汽化泡，汽化泡闭合时会辐射振荡波信号。不同激光参数条件下汽化泡形貌和运动状态有差异，导致辐射振荡声波的个数、强度、谐振周期、声学频率等特性参数不同。为研究不同脉宽对声信号的影响，搭建了声信号测量系统，通过示波器分析计算振荡波声学信号特征参数。结果表明电源电压为1000 V、频率为5 Hz、电源脉宽为0.7~1.6 ms的条件下，随着脉宽增加，声压值整体上先升高但存在多个拐点，达到峰值1.01 MPa后呈现下降趋势，但第一个声学信号频率总体呈下降趋势且最大值为400 Hz。高能量、短脉宽的钬激光脉冲能诱导高强度、多个数、短周期、高频率的振荡波信号。