针对稻米品种无损鉴别需求, 利用高光谱技术分析了 3种稻米样品的光谱图像特征,

受大气蒙气差的影响，地基光电望远镜观测得到的星体或飞行器位置和实际位置存在偏差；空间目标的俯仰角越小，蒙气差越大。为了对空间目标进行较为精确的定位，需要对光电望远镜进行蒙气差修正。文中在分析光电望远镜原有的大气蒙气差修正计算模型的基础上，为提高低仰角观测时蒙气差修正精度，采用回扫任务目标轨道附近恒星进行误差修正的方法对回扫得到的蒙气差修正量曲线进行大量实验总结并进行多项式拟合，最终得到针对低仰角长波红外观测的蒙气差修正公式。经过多次实验验证，长波红外系统起跟仰角由10°降低至2°，目标捕获时间提前50 s以上，可观测飞行器部件分离等关键特征点。实验结果表明文中方法有效降低了低仰角蒙气差修正误差，提高了长波红外系统的跟踪精度和捕获能力，具有实际工程应用价值。

近年来，由于传统的电互连技术暴露其固有的瓶颈问题，光互连技术成为研究的热点。而有机物光波导以其独有的优势，在光互连中占据了主要地位。聚硅氧烷光波导是最适合850 nm 波段的有机物光波导之一。研究波导的过程中，一直存在着难题：如何实现波导的高精度无损测量。而电荷耦合器件(CCD)无损测量法具有操作简单等优势成为研究的热点。针对CCD 测量法中存在的如何保证测量图像中光的传输方向，保持较高精度水平以及如何较高精度地确定CCD 视场内的波导通光长度问题，提出了聚硅氧烷光波导损耗无损测量图像的消旋理论和方法，以及估计CCD 视场内波导通光长度的理论和方法，并和传统的截断法结果进行了对比，验证了方法的正确性和有效性。

利用地基光学望远镜观测空间目标时，大气湍流是影响成像质量的主要因素。由于大气湍流引起成像波面的畸变，导致望远镜所获得的图像模糊。为了从模糊图像中复原出目标的原始图像，提出了一种基于大气相干长度的湍流点扩展函数估计方法，进行了理论推导，并利用Sobel方法对迭代相同次数后的盲卷积复原图进行像质评价，找出像质评价结果峰值处对应的大气相干长度；再将此值代入点扩展函数的估计公式中，得到点扩展函数更加准确的估计；然后利用此点扩展函数对湍流模糊图像进行盲卷积图像复原，最后得到目标的复原图像。从多种像质评价结果来看，该方法无需测量大气相干长度，且复原效果较理想。

全息模式波前传感器是利用复合全息元件对待测波前中像差模式进行直接测量的一种新型波前传感器，其中的复合全息元件可编码设计多阶Zernike像差模式。提出一种有效方案以编码设计振幅型复合计算全息元件，该方案通过将多个编码有某阶Zernike像差模式的透过率调制扭曲光栅叠加产生振幅型计算全息元件。在小像差近似条件下推导了传感器输出信号与Zernike像差模式系数的解析关系。编码设计了振幅型复合全息图，并研究了其对单阶和多阶Zernike像差模式的探测性能。利用液晶光阀加载复合全息图进行了验证实验。所得实验结果与数值模拟结果基本一致。

通过空间目标的光度测量可判断目标在轨运动特性和进行编目识别。对光电望远镜在卫星姿态判定领域的应用进行了介绍, 验证了一种暗弱目标识别算法, 即霍夫变换。通过仿真计算分析了影响极限探测星等的因素, 并从目标成像后在探测器上获得信噪比的一般计算公式出发, 推导计算得出光电望远镜的极限探测星等理论值, 并使用星图比对的方法进行了试验验证。结果表明, 星图比对法是一种可靠的星等测量方法。

新一代计算机光互连普遍采用的垂直腔面发射激光器（VCSEL），是波长为850 nm的多模激光器。为了更好地与其匹配，需要开发截面大小与其输出面大小接近的脊形波导。在成功制备了最小截面积70 μm×50 μm，直线长度21 cm聚硅氧烷脊形波导的基础上，对其损耗机制进行了理论分析。利用微扰理论分析可知吸收损耗可以忽略不计，主要损耗由上下表面和侧面粗糙度引起的表面散射损耗决定。利用变分原理和有限元方法分析了气泡、缺陷和杂质对场分布的影响，得出了基模和1阶模受到肉眼可辨的影响和发生跃变时气泡、缺陷或杂质的具体量值。利用CCD摄像法测量传输损耗，实验结果与理论结果基本相符。

垂直腔面发射激光器，目前在光互连中有着越来越广泛的应用。是一种波长为850 nm的多模激光器，其光输出截面达50 μm×50 μm，为了更好的匹配该器件，需要研制大截面多模脊形波导，并且为了满足芯片间光互连的需求，对互连波导长度具有较高的要求。通过改进制备工艺，研制了直线长度为21 cm的多模聚硅氧烷脊形波导，并成功完成了通光实验；搭建了一套对波导完全无损伤的测量系统，实现了对多模脊形光波导的无损伤测量，测得损耗平均值为约0.18 dB/cm, 并利用传统的截断法进行了验证。此外，该系统还可以用于不可见光波段的耦合对准。

随着激光的广泛应用，在许多场合都需要对其进行光束整形，其中最重要的整形元件就是衍射光学元件(DOE)。引用了自适应加法(AA)算法，并且对其进行了改进，一方面克服了AA算法的两个缺陷，另一方面提高了AA算法的精度。在AA算法中加入自动选取参数λ的环节，使得不必采用尝试法确定参数，减小了DOE设计的工作量。此外，还提出了三种克服分母出现零点的方法。应用AA算法设计了整形高斯光束的DOE以及一维光栅分束器，并得到理想的结果。对比了AA算法和高斯(GS)算法，说明AA算法具有优势和潜力，可以简单高效地应用于DOE的设计。

在顺电相光折变晶体中存储全息相位光栅是研制新型电控全息光开关的有效途径。为了提高光栅的衍射效率, 将Kogelnik耦合波理论与Kukhtarev方程相结合, 得出了顺电相钽铌酸钾晶体中反射型相位栅衍射效率的解析式, 对影响光栅衍射效率的各因素进行了计算分析。结果表明, 使写入光的入射角远离45°、增加晶体厚度和增大外加电场等措施都可以使反射型全息相位栅的衍射效率提高。45°入射角附近出现较宽的低衍射区。衍射效率对入射角、晶体厚度以及外加电场的变化敏感, 其中任一个参量的较小改变都可以引起衍射效率的较大变化。晶体的吸收对衍射效率的影响可以忽略。分析结果有助于在实践中调整参量以获得较高的读出光衍射效率。