基于谐衍射光学元件的负色散和消热差特性，设计了一种工作波段为0.40~2.50 μm的宽波段光学成像系统。建立了双层衍射光学元件带宽积分平均衍射效率的数学模型。运用Matlab软件确定衍射元件的最佳设计波长。采用BaF₂、AL₂O₃、AL₂O₃-E、普通光学玻璃（KZFSN5、SF57）设计了折衍混合5片式光学结构，并通过合理分配光焦度实现了宽波段共光路共焦面集成。实验结果表明，该系统的有效焦距为100 mm，视场角为9.4°，F数为2.8，在-40~60 ℃范围内可实现无热化。在奈奎斯特频率50 lp/mm处，0.40~0.78 μm波段的调制传递函数（MTF）均大于0.6，0.78~2.50 μm波段的MTF均大于0.5。相比基于折射透镜的传统宽波段光学系统，该系统具有结构简单、尺寸小且成像质量接近衍射极限的优点。

大气风场的测量在环境、航空、航天等领域具有重要的应用价值。目前对于近距离大气风场的报道较少, 而传统脉冲激光测风系统往往存在着低空盲区,不能满足对近距离低空风场的测量。采用连续激光 光源设计并建立了一套短距测风系统,实现了近距离风场信息的测量,与测风仪对比同时刻实验测量结果 误差不超过3%。对研制的连续激光测风系统结合适当的扫描方式进行组装,可以为短距风场的实际测量服务。

相干激光雷达探测精度高,响应时间快,系统结构紧凑,近年来在测风领域已有长足的发展, 成为最先进的测风工具之一,具有良好的研究意义和应用前景。简要介绍了相干激光测风雷达的技术优势,从工作原理和具体应用 的区别上详细描述了分别以连续激光和脉冲激光作为光源的两类相干测风雷达,重点介绍了这两类技术的国内外发展历史及其最新 进展,并分别从光源波长的选用、激光工作的方式和应用平台的多样化等多方面简要总结了相干激光测风雷达的发展趋势。

提出了一种消除雾气对车载摄录设备光学成像影响的系统,改善了车载设备获取图像的视觉效果,优化了后续对图像中信息的提取与应用。设计的双模式雾气消散系统包括硬件和软件两部分,硬件为基于物理热消散效应的机械去雾结构,软件为基于大气散射模型估算的图像处理算法。能在不同湿度下保证车载摄录图像的清晰度和细节特征,具有实时处理和自适应反馈等优势,满足商业化应用需求。

为了保持图像明暗区域的对比度约束,提出了一种改进的暗通道去雾算法;该算法首先将原始图像分割成适当的明暗双区域,并计算相应的对比度比值,再使用基于中值滤波的暗通道去雾算法处理图像暗区域部分,最后利用亮度精确控制的双直方图均衡算法,以最大程度保持区域对比度不变为约束条件,修正图像较亮区域的亮度分布。结果表明:对比相关去雾算法,利用所提算法最终处理后的图像能够在信息熵值、平均梯度和亮度标准差等方面取得明显增益,进一步凸显图像中被雾霾环境所掩盖的细节特征。

风速的监测在气象预测、飞行器的安全保障及风力资源的勘测等方面都有着十分重要的应用。采用1.55 μm窄线宽全光纤激光雷达 开展全光纤相干多普勒激光测风技术的研究,建立一套由电机带动转盘转动模拟风速测量装置,利用散射信号产生多普勒频移来校 准系统的测量准确性。系统采用的1.55 μm全光纤脉冲激光器单脉冲能量为10 μJ、脉冲重复频率为20 kHz、脉宽为200 ns, 模拟风速与实际测量结果具有很好的一致性。

水汽连续吸收广泛存在于红外波段,对于地球辐射平衡和遥感探测有着重要的意义。一般水汽连续吸收的研究大多处于中红外窗口区域, 而在吸收谱带内和近红外窗口区域的研究较少。目前,水汽连续吸收的机理仍然是一个有争议的课题。简要阐述了现有理论及 计算模型的发展历史和研究现状,介绍了几种实验测量方法的原理、优点与不足,并对水汽连续吸收的发展进行了展望。

视频监控或激光成像在大气环境监测中有着广泛应用,然而在雾天条件下获取的图像不可避免地存在视觉质量降低的问题。 针对雾天图像对比度增强以及噪声抑制的需要,提出了一种改进的雾天图像增强算法。首先对原图像进行正反双向的双直 方图均衡处理与融合,然后重复采用上述方法对融合图像的小波分解低频系数矩阵进行增强处理,最后将处理结果和高频系数矩 阵进行小波重构得到输出图像。实验结果表明,该算法处理雾天监控图像能够取得较好的对比度增强与噪声抑制效果。

利用预估校正-时域有限差分法求得不含慢变包络近似和旋转波近似的全波Maxwell-Bloch方程的数值解,在Λ型三能级原子介质中研究了啁啾系数C对传播中的飞秒Gauss型脉冲分裂情况及光谱性质的影响.结果表明:面积小于等于3π的啁啾脉冲在介质中不出现分裂, 但脉冲啁啾会引起脉冲频谱的震荡；对于4π面积啁啾脉冲, 啁啾系数C较小时脉冲在介质中发生分裂, C较大的脉冲不再产生分裂, 即分裂的子脉冲数量减少;随着C增大, 脉冲中心频率附近频谱震荡愈加剧烈, 高频成分的范围及强度明显减小；对于大面积8π脉冲, 脉冲分裂情况与4π情况相似, 但随C增大, 脉冲高频成分的范围和强度没有明显变化, 而高频成分中的峰值分布却显著不同.

利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解，研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现，在传播过程中，超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同，而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时，在传播过程中，脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时，在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲；在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC) 及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中，更强的极化电场的影响起着主要的作用，但局域场修正的作用也不能忽略，而极化电场的增强是由于原子密度的增加.