在空间激光通信应用中, 空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率, 本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发, 研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响, 导出了接收口径、系统焦距、入射光波长、接收光纤半径、大气相干长度等与单模光纤耦合效率之间的关系。提出了两种在湍流环境中提高光纤耦合效率的方法。 方法一是在外界湍流强度发生变化时, 通过改变耦合系统焦距, 使耦合效率保持在较高值; 方法二则是采用锥状光纤接收来提高耦合效率。最后对提出的方法进行了分析、仿真和室外耦合效率测试, 验证了所提出的改善耦合效率方法的有效性。

为了降低野外对空中观测实验的复杂度和成本，设计了基于VGA接口液晶显示屏的通用空中目标室内模拟仿真平台，并对该平台所采用的基于空间位置/大气密度的空中目标形态/能量实时更新模拟算法进行研究。平台由S3C2440处理器和VGA接口组成，在每一时刻计算模拟目标的瞬时高度、距离、速度，结合这些参数并依据大气密度变化和能量制约算法，实时生成模拟目标的显示位置和尺寸大小，并通过VGA接口把模拟目标显示在液晶屏上。测试结果表明，利用该平台对空中的目标模拟，与传统的野外实测相比降低了90%以上的成本，且具有可随意变更观察目标和实验重复性好的优点，能满足在单一背景下模拟空中目标的需要。

为了实现人机交互界面的高效率开发，设计了基于实时操作系统的通用GUI设计平台，对该平台所采用的命令/数据传输算法和交互界面/主控端同步算法进行研究。使用S3C2440处理器直接驱动TFT液晶屏和四线电阻触摸屏建立硬件平台，接着移植实时系统到该平台，然后利用实时系统中的任务与交互界面中的按键关联的算法和传输数据与系统中断关联的算法，建立惟一的“命令—数据”传输通道，最后通过串口与主控端协同，实现交互界面与主控端的同步。测试结果表明，使用该平台分别设计了主控端程序和与之相配的2阶交互界面，完整地实现了界面的切换，数据/状态的显示，命令/数据的传递，与传统的界面/主控一体化设计方法相比降低了90%以上的调试时间，随着界面复杂度的增加，调试的时间可减少到传统方法的5%以下。基本满足多种场合图形用户界面设计的需要。

针对人眼无意识的抖动导致图像位置在眼底成像设备上无规律变化而无法有效观察指定区域的问题，提出了一种视网膜图像实时动态稳像算法.该算法依据图像匹配理论，在图像探测的同时引入图像有效区域实时“计算移位”.利用时间上相邻的视频序列图像近似对应于眼底同一位置的特点，通过“采集运算”找到当前采集图像的中心区域.把当前图像的中心区域与第一帧采集图像的中心区域进行相关匹配，获取当前视网膜图像相对第一帧图像抖动的偏移方向和偏移量，然后把当前图像移位，循环执行此过程，并剔除无法匹配的图像，使得屏幕上的图像始终是在同一个位置的静态图像.实验证明：本文提出的算法解决了自适应眼底成像设备在对视网膜细胞观测时因为人眼自然抖动而造成的图像不稳定问题;解决了人眼在可见光波段的激光照明下受到较强刺激而无法长时观测的问题，实现了细胞和微血管同平台同算法观测;是采用拼接技术实现大视场图像的前提.

为了实现对工业现场进行远程监控的需要, 设计了基于S3C2440处理器的通用远程工业现场参数监控的平台, 对该平台所采用的命令/数据传输算法和界面树链表交互算法进行研究。使用S3C2440处理器直接驱动TFT液晶屏和四线电阻触摸屏建立硬件平台, 自主设计需要的监控界面组成树链表, 并按照互关联算法关联命令和数据, 通过RS485接口与现场的设备进行通信。测试结果表明, 使用该平台设计的远程电流-温度监控平台, 利用RS485接口连接采集设备, 通过触屏传输命令, 完成数据显示更新, 与传统的监控方法相比具有开发简单, 使用简便, 通用性好, 成本低廉的优点, 特别是随着参数个数增加, 其成本可减少到传统方法的5%以下。该平台基本满足多种场合远程监控工业现场的需要。

为了实现低成本智能门禁/监控系统的需要，设计了基于S3C2440处理器的人脸识别平台，对该平台所采用的采集/显示驱动算法和人脸识别算法进行研究。使用Samsung公司的S3C2440处理器和OmniVision公司的OV9650摄像头组成硬件平台，利用Harris算法提取采集到的人脸图像的特征点，并与数据库中已有的数据进行匹配得出相关信息。为了加快人脸图像实时采集-匹配的速度，平台开启了cache加速程序。使用该平台设计的智能门禁/监控系统，实现了对人脸图像的快速识别，并且结构简单，成本低廉。该平台可以满足门禁和监控等场合的需要。

纳米孔阵列的透射增强现象在许多领域都具有重要的应用和前景。采用时域有限差分(FDTD)方法对金属薄膜纳米孔阵列的透射增强特性进行了模拟研究。针对圆孔半径、薄膜厚度、阵列周期以及不同材料等因素进行了分析，讨论了不同参数条件下透射增强谱线的变化规律。研究表明大的圆孔半径和薄的薄膜厚度有利于提高透射性能，另外孔阵列周期较大时不利于增强透射。探讨了不同小孔形状对透射增强的影响，并采用矩形孔阵列进行了对比。最后通过改变薄膜材料计算了相应的透射性能。

本文介绍了激光半主动制导**目标模拟系统中宽范围、高精度、无级激光能量衰减单元。它由大小两个棱镜、精密位移平台、控制器、光栅尺组成。其激光能量调节原理基于朗伯定律，只需改变光束穿过物质厚度，即可改变光强。系统实现激光能量的宽范围、高精度、高动态连续无级调节，与传统的激光能量大小调节系统相比较，它解决了能量变化动态范围小、线性度不好、需要多级级联等问题，同时具有结构简单、稳定性高、加工成本低等优点。使用1 064 nm 激光器进行了实验与测试，并给出了设计方案及其实现过程，对激光能量大小调节的研究起到了推动作用。