为实现激光导引头高精度光电参数测量, 提出了一种基于雪崩光电二极管(APD)雪崩放大效应的微弱信号放大技术以及基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的全波形采集技术, 研制了一套飞焦量级激光模拟回波光电参数定量化测量装置。测量装置针对微弱脉冲激光回波进行光电转换及多级放大处理, 之后通过高速A/D实现模数转换, 并由FPGA进行全波形信号的存储、处理, 再传递到上位机上, 最后使用标准能量计搭建计量校准光路进行测量装置的能量校准。测量装置实现了脉冲宽度10～100 ns、能量范围40 fJ～1.1 pJ的 1 064 nm波段的脉冲激光能量的测量, 测量重复性不高于2%, 基本满足测试需求。

弹光调制干涉信号范围为百赫兹到数十吉赫兹之间, 而由于探测器阵列无法对该等级频率实现有效响应, 因此, 该情况使弹光调制器在光谱成像工作中受到限制。 为了解决该问题, 发展了一种使用两块具有相近谐振频率的PEM, 并基于该频率差进行光信号调制的方法。 该方法将两个弹光调制器分别工作在数值略有差异的频率f1和f2上, 被测光通过双弹光调制器实现差频调制, 因此干涉信号中产生载有被测光的低频调制分量, 低频调制频率是以δi(σ,t)=δ0i(σ)sin(ωit)为基频的一系列倍频信号, 该低频调制信号使用普通探测器即可实现探测, 再将直流和高频信号滤波后, 仅对调制信号后的低频成分进行对应的运算即可得到被测光谱。 由于该频率差比所使用PEM的谐振频率低2至3个数量级, 因此, 该方法可使探测器获得更多的响应时间, 而且由于该方法并不需要所使用的两块PEM具有严格一致的谐振频率和相同的光程差, 降低了系统本身的设计难度。

声光可调谐滤波器（AOTF）具有体积小、 波长稳定性好、 扫描范围宽、 调制速度快等优点, 在光谱成像中被广泛应用, 但单独采用AOTF的成像光谱偏振探测还较少。 为此提出只采用两个AOTF的成像光谱偏振探测新方法。 该方法首先通过分束镜将入射光分成两束, 两束光分别通过两个AOTF, 而两个AOTF的正一级衍射光的偏振方向互成45°, 由于AOTF的正一级衍射光的偏振方向互相垂直, 因此两个AOTF的正负一级分别可得到0°, 45°, 90°和135°的光强, 在测量中需保持两个AOTF的滤光所对应的波长完全相等。 最后通过对两个AOTF的正负一级衍射成像, 最终得到Stokes偏振信息中S0（0°和90°光强和）、 S1（0°和90°光强差）和S2（45°和135°光强差）, 结合相应的理论公式对被测目标的线偏振度（DoLP）和线偏振角（AoLP）实现成像。 再通过对AOTF的射频驱动进行扫频, 实现对被测目标不同波长偏振成像, 最终实现成像光谱偏振探测。 并通过对500, 550和600 nm偏振成像进行实验验证。 该方法具有无运动部件、 无需转动、 一次测量同时获得成像光谱偏振信息的优点。

针对重心法、高斯拟合法等传统的光斑中心定位算法存在抗干扰能力差、定位精度低等问题, 提出了一种以圆拟合算法为基础进行改进计算光斑中心的方法。采用56式冲锋枪进行实弹单发实验, 对测试系统获得的数据分别用改进圆拟合、高斯拟合及重心法进行处理。将处理结果与OFV5000激光速度计测试结果相比较, 改进圆拟合算法的相对误差仅为0.92%。结果表明: 该算法提高了抗干扰能力, 实现了光斑中心的快速、准确计算, 并且获得了**自动机运动规律。

基于弹光调制器和声光可调谐滤波器(AOTF)的新型光谱偏振成像系统部件多, AOTF入射角小,同一幅图中光谱分布不均。为此提出了一种前置光学系统由凸透镜、凹透镜和凸透镜构成的光学系统，压缩被测目标视场角，使其满足AOTF视场角要求，并将目标平行入射光变为平行光入射进AOTF，以便光谱修正。不同位置的目标以不同入射角依次进入光学系统和AOTF，在CCD上的成像位置也不同。AOTF的衍射光中心波长与入射角有关，可通过拟合测得衍射波长与入射角的关系，进而得到CCD像元与中心波长的关系，并对光谱修正方法进行了详细分析。实验结果表明，修正后的光谱测量误差比普通的AOTF光谱成像平均降低一个数量级，且成像清晰，提高了光谱偏振成像系统的光谱测量精度。

弹光调制傅里叶变换光谱仪(PEM-FTS)的调制光程差是高速、 非线性变化, 每秒可产生上万张干涉图。 为了实现高速等时间采样干涉信号的快速光谱反演, 对大光程差弹光调制干涉信号的特性、 加速非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)进行研究。 加速非均匀快速傅里叶变换算法是基于卷积核函数插值的快速傅里叶变换算法, 此算法的核函数类型、 参数τ、 延伸影响因子q、 过采样率μ等参数的选择对算法准确度以及复杂度有影响。 在分析这些参数对算法影响的基础上, 在μ=2, q=10, τ=1×10－6时, 将加速的NUFFT算法应用于弹光调制傅里叶变换光谱仪中, 重建了632.8 nm的激光和氙灯光谱, 复原的632.8 nm激光光谱的频率偏差小于0.013 52, 插值时间小于0.267 s。 实验表明加速的NUFFT算法有较快的运行速度和小的频率偏差, 能快速准确地重建大光程差PEM-FTS的光谱。

为了有效抑制周围环境背景光对光谱型非成像类脉冲激光告警器的干扰, 在采取滤光、滤波、比较器阈值限制等方式进行背景光噪声消除后, 针对近距离、大能量的背景闪光干扰情况, 根据背景闪光与脉冲激光在时间长度上的相异性, 采用高速可编程逻辑器件对告警器的入射光时间进行了计时并判断, 对背景闪光干扰进行了消除。经过实际测试, 应用该方法后, 告警装置12h内由太阳光引起的虚警次数为0, 采用多种方式模拟近距离、大能量背景闪光干扰, 告警装置均无虚警情况出现。结果表明, 该方案可为由背景光引起的激光告警装置虚警问题的解决提供较好的实例和实验方案, 其时长判断方法仅通过一片复杂可编程逻辑器件即可实现, 硬件电路集成度高、程序编写简单, 具有较好的应用价值。

为了探测敌方激光的来袭方向，开发了一种激光脉冲方向告警系统。该系统由光学模块、信号处理模块和显示模块组成，其探测范围为水平方向0°~360°，垂直方向0°~90°，角度分辨率30°，识别出波长为0.85，1.06和1.54 μm，脉宽不小于10 ns的激光脉冲，探测功率密度下限为1 mW/cm2，其探测概率达到98%以上，并可实时报警。与同类装置比较，该系统角度分辨率进一步提高，探测功率下限满足了实际探测距离为5~10 km的探测需求。