以经过圆形孔径截断的 Bessel涡旋光束和Bessel-Gauss涡旋光束为例,数值模拟了近似无衍射涡旋光束在湍流大气中传输时引起的光束扩展和畸变光场中相位奇点的变化。仿真结果表明,与Bessel涡旋光束相比,Bessel-Gauss涡旋光束由大气湍流引起的束宽扩展较小,且在一定条件下其相位奇点代数和与入射涡旋光束的拓扑荷数保持一致;在远距离传输时,Bessel-Gauss涡旋光束相位奇点代数和的起伏偏差远小于Bessel涡旋光束。 Bessel-Gauss涡旋光束在自由空间光通信中作为信息载体具有较大的优势。

基于HSI(Hue, Saturation and Intensity)颜色空间提出一种快速偏振光学去雾方法。利用HSI颜色空间中强度与颜色无关的优势,在强度通道中利用偏振光学去雾方法进行去雾处理,然后利用颜色恒常性校正方法对图像的颜色畸变进行校正。该技术不仅具有良好的图像细节恢复能力,还有效地提高了偏振光学去雾方法的计算效率。与目前流行的去雾方法进行对比后可知,该技术可以得到更好或者相同的实验效果,但其执行效率更高。所提出的方法在图像实时去雾和视频去雾领域有广阔的应用前景。

利用激光大气传输四维程序数值模拟了激光在湍流大气中上行和下行传输时产生的相位奇点的变化过程。由模拟结果可知, 当光束自地面向空中垂直上行传输时, 相位奇点数密度随传输高度的变化有一个从无到有、从快速增加到缓慢增加、达到峰值后又减小的过程; 湍流越强, 畸变光场中产生的相位奇点数密度越大, 达到的峰值越高, 且达到峰值后减小的幅度也越大, 但达到峰值时对应的传输高度越低; 当激光自空中某一位置垂直下行传输时, 相位奇点数密度随传输距离的增加有一个从无到有、从缓慢增加到快速增加且在接近地平面处急剧增加的过程。另外, 通过对模拟结果的曲线拟合发现, 激光在湍流大气中上行传输时产生的相位奇点数密度与传输高度的关系符合黑体辐射公式; 当激光在湍流大气中下行传输时, 相位奇点数密度随传输距离的增加呈指数增加。

为降低纳米分辨远场光学共焦成像系统的出错率和提高此系统的实验效率,设计了纳米分辨远场光学共焦成像系统的扫描控制子系统。纳米分辨远场光学共焦成像系统的主要组成器件为纳米移动平台,被测物体置于此平台上随平台移动而运动。如何使被测物体作有规律的运动是实验能否成功的关键。采用VC++开发平台设计的扫描自动控制子系统即为解决这一问题而开发。子系统使用方便、界面友好。

偏振光束由于其应用广泛并且具有某些特殊的性质,被引起广泛的关注。因此,如何通过实验的方法产生偏振光束在实际应用中是非常必要的。现提出了一种产生非相干柱对称偏振光束的方法,用偏振膜做成的圆锥偏振装置是产生非相干柱对称偏振光束的关键部件,装置能够将入射的一束自然光经透射后直接转变为非相干柱对称偏振光束。实验结果表明,该方法简单有效,所产生的非相干柱对称偏振光束可靠性好、实用性强。

经典的图像恢复算法设点扩展函数（PSF)是已知的,然而在许多情况下PSF难以确定,不得不在只知道成像系统部分信息甚至没有任何信息的情况下估计真实图像和PSF,这一过程称为图像盲复原。对于高斯模糊图像,它的PSF是很难被检测出来的,因此高斯模糊图像的盲复原一直是个棘手的问题。利用高斯点扩展函数的特性,初始估计PSF并对加噪后的模糊图像进行维纳滤波,后经过中值滤波获得恢复图像。恢复的图像主观视觉效果较好,具有良好的抗噪性,复原效果明显。该方法对于提高图像质量有一定的参考价值。

盲解卷积是在两个卷积因子未知的情况下,通过卷积结果来获知卷积因子的。不考虑噪声,针对高斯模糊图像,在初始估计点扩展函数之后,利用维纳滤波的方法进行频域迭代盲解卷积,达到图像恢复的目的。实验表明,恢复的图像纹理比较清晰,边缘有所改善,主观视觉效果显著。该算法提高了分辨率。