为了解决变压器气相色谱分析法故障诊断中存在的操作繁琐、消耗待测气体和载气、检测周期长等缺点, 提出了利用光声光谱技术检测变压器油中CH4, C2H2, C2H4, C2H6, H2五种特征气体的含量并计算C2H2/C2H4, CH4/H2, C2H4/C2H6三对比值数据。将五种SVM类型和四种核函数采用交叉组合建立20种不同的支持向量机模型, 并采用启发式算法对于惩罚因子c和g的取值进行参数寻优, 以建立变压器故障诊断准确率最高、最快运行速度的支持向量机模型。启发式算法主要对比研究了粒子群算法和遗传算法在寻优精度与速度上的效果。仿真实验结果表明C-SVC模型、RBF核函数、遗传算法寻优构成的支持向量机模型对变压器故障的诊断准确率最高, 测试集达到97.5%, 训练集达到98.333 3%, 并且遗传算法的寻优速度快于粒子群算法2倍左右。该方法具有操作简单、非接触性测量、不消耗载气、检测周期短、稳定性和灵敏度高等优点。可以代替传统的气相色谱分析法进行变压器故障诊断, 满足变压器故障诊断的实际工程需要。

设计了一台二极管泵浦的具有新型四通泵浦结构及接触式水冷装置的Yb∶YAG薄片激光器.激光泵浦源采用中心波长为940 nm的二极管激光器,利用多模光纤进行耦合输出.YAG晶体Yb3+离子掺杂浓度为10%,几何尺寸为直径10 mm,厚度500 μm.激光晶体的散热装置采用自来水直接冷却,自来水通过铜热沉中打通的V型槽与薄片晶体直接接触.泵浦耦合系统采用聚焦透镜和一对直角棱镜的组合实现四通泵浦,聚焦透镜规格为直径50 mm,焦距50 mm.模拟了谐振腔的稳定性及不同腔长条件下所对应的激光光斑半径,设计了不同腔型的Yb∶YAG薄片激光器.在F-P腔中采用透过率为5%的输出耦合镜,获得了最高功率为3.28W的1 031 nm连续激光输出,光束质量因子M2x=1.79, M2y=1.86,斜效率为20.5%.

利用重复频率为1 kHz，中心波长为800 nm，脉冲宽度为120 fs的飞秒激光在掺Yb3+磷酸盐玻璃中刻写光波导，测试了不同参数下刻写的波导的导光模式，研究了写入速度和写入脉冲能量对模场直径、波导折射率的影响，给出了波导形成的写入窗口范围，对比测试了激光作用区域和未作用区域的荧光光谱特性。实验结果表明，在采用20×显微物镜，写入速度为20 μm/s，写入脉冲能量为1.8 μJ时，所得到的光波导在976 nm波段模场直径为20 μm，波导区域折射率改变为2.7×10-4，飞秒激光作用区域的荧光光谱与基质的荧光光谱几乎完全重合，荧光特性在飞秒激光作用后保持良好。利用双色镜和2% 的输出耦合镜构成了法布里珀罗(F-P)腔掺Yb3+波导激光器，获得了波长为1031 nm的连续激光输出，激光功率为2.9 mW。

飞秒激光光刻是一种灵活的三维光子器件制作方法。由于铽镓石榴石具有法拉第效应，具有广泛的应用，利用中心波长为800 nm，重复频率为1 kHz的飞秒激光，在磁致旋光晶体铽镓石榴石中刻写了双线型和压低圆包层两种光波导，重构了激光诱导折射率改变的分布和测试了光波导的传输损耗。双线型波导具有偏振依赖的导光特性，圆包层波导则不存在偏振依赖的导光特性。对于双线型波导，横电(TE)模和横磁(TM)模相位完全失配，在外加磁场下，导模的偏振面不会发生旋转，光刻的圆包层波导的导模的偏振面能够发生磁致旋转。铽镓石榴石中的双线型和圆包层波导可以作为波导偏振器和磁旋光器件，在集成光学上有潜在的应用价值。

基于投影微分算法提出了一种应用于多光谱成像仪的自动对焦方法, 该方法结合图像处理单元和多个波段的探测器调焦辅助机构来同时实现多个波段的独立自动对焦。首先, 根据观测需要对自动对焦窗口进行手动选取, 或结合投影微分与目标边缘的对应关系进行对焦窗口的自动选择; 然后, 将参与自动对焦计算的图像的对焦窗口内的数据做x与y方向投影, 对这两个方向投影数组的微分1范数均值求均方根, 并将其作为该帧图像的清晰度评价值; 最后, 结合经典的爬山搜索算法, 完成系统的自动对焦过程。实验结果显示, 同等条件下投影微分算法与经典的Brenner、能量梯度及Roberts梯度和算法具有同样好的评价效果, 能够准确地实现系统的自动对焦, 而其算法时间分别仅为这3种算法的0.67、0.33和0.33倍。这些结果表明, 投影微分算法具有良好的单峰性与无偏性、较高的灵敏度及很好的实时性, 能够满足系统的高精度自动对焦要求。

为了得到均匀分布的硅表面微结构，提出了一种利用多束激光干涉光刻的方法来实现对硅表面微结构分布特征的控制.利用空间光调制器实现飞秒激光多光束干涉，形成分布均匀、周期可控的空间点阵，利用聚焦的空间点阵在单晶硅表面烧蚀得到规则分布的凹坑状结构，并通过改变附加给空间光调制器的相位实现对微结构分布特征及间距的控制.用扫描电子显微镜和分光光度计分别对结构的形貌特征和光学特性进行了测量，结果表明：采用底角为2°的四棱锥镜相位形成四光束干涉，通过10×物镜聚焦，在激光功率25 mW、曝光时间30 s时，可以形成间距约为3.3 μm的密排凹坑微结构,所形成的凹坑结构具有良好的减反效果，在1.2~2 μm近红外波段的透过率相对抛光硅平均提高了11.5%.

飞秒激光诱导折射率变化提供了一种灵活的三维光子器件制作方法。具有法拉第效应的磁旋光玻璃在集成光学中有广泛的应用前景。研究了1 kHz重复频率的飞秒激光在磁旋光玻璃中刻写光波导的特征，测试了不同刻写参数下波导的导光模式，研究了写入速度和写入功率对波导折射率、模场直径的影响，给出了波导形成的写入窗口范围。实验结果表明，在采用10×显微物镜，写入速度40 μm /s，写入功率3 mW时，获得了980 nm激光处模场直径为10 μm，损耗为1.53 dB/cm的波导，有利于实现波导和单模光纤之间的模式耦合，且波导区域费尔德系数只有轻微减小（约2.8％）。

飞秒激光诱导折射率变化提供了一种灵活的三维光子器件制作手段.飞秒激光光刻的II类波导具有偏振导光特性，可以作为波导偏振器，但是对于要保留的偏振分量损耗太大.本文阐述了一种利用飞秒激光在熔融石英中制作的新型低损耗波导偏振器.它由中间的一根I类波导及两侧的两根II类纳米光栅轨迹构成.基于飞秒激光诱导的纳米光栅的偏振依赖散射特性，II类纳米光栅轨迹能够对I类波导的倏逝场进行调制.偏振方向垂直于纳米光栅的模式相对于偏振方向平行于纳米光栅的模式有更大的散射损耗，因此导通的是偏振方向平行于纳米光栅的模式.研究了消光比随I类波导与II类纳米光栅轨迹之间的间距的变化关系，选择一个最佳间距来进一步研究消光比随II类纳米光栅轨迹长度的变化关系.在间距6 μm，II类纳米光栅轨迹扫描长度6 mm处实现了最大15.91 dB的消光比.通过增加II类轨迹的长度或者数量，很容易得到更高的消光比.

报道了高重复频率全光纤被动锁模飞秒激光产生的实验研究,采用全光纤环形腔结构和非线性偏振旋转可饱和吸收被动锁模机理实现了100 MHz级掺铒光纤锁模飞秒激光的稳定运转,最高重复频率为99.91 MHz,光谱带宽为25nm,中心波长为1570nm, 脉宽最短为194fs,实验同时研究了在不同重复频率下的全光纤被动锁模激光器运转动力学特性。研究为高重复频率飞秒光纤激光器在光频梳产生技术中的应用提供了高集成、高稳定超快光源技术途径。

将正色散值较小的掺铒光纤引入传统的环形腔构成了低阈值的展宽脉冲锁模激光器.通过使用这种掺铒光纤，激光器的锁模阈值大大降低，激光器的自起振泵浦功率仅为90 mW，而且在29 mW的低泵浦功率时仍然可维持稳定的锁模状态.实验中获得了脉冲宽度为175 fs,光谱半高宽为40 nm，重复频率为33 MHz的锁模脉冲输出.激光器工作稳定，光谱干净光滑.