为解决光纤干涉仪输出条纹可见度受单模光纤双折射效应引起的偏振衰落影响,提出一种消除偏振衰落的简单方法,该方法可同时实现光纤干涉仪传感器的空间点探测。设计一种内置旋转角度为45°的法拉第旋光器的传感探头,将其与旋转角度为45°的法拉第旋转镜分别加在Michelson光纤干涉仪的两端。对干涉仪系统进行了理论计算分析,在外界环境变化和偏振控制器改变条件下进行干涉仪可见度测量实验。结果表明:该方法在对外界进行点探测的同时能够有效克服光纤干涉仪的偏振衰落,得到了变化小于0.9% 的干涉稳定度。

研究了基于3×3耦合器的光纤马赫-曾德尔干涉仪的三路输出干涉信号的特点,针对相位衰落问题,提出了一种根据所得的正交信号来判断反馈正负性的方案。实验通过LabVIEW软件来实现正交信号的获得及反馈输出信号的处理。测量和分析得到了直接输出反馈信号时会出现干涉信号短暂偏离稳定点的情况,整个过程的时间约为35 ms,而采用所提反馈正负判断方案后,相位稳定所需时间约为18 ms。通过一个光纤准直聚焦系统把光入射到被测物体表面并接收反射光,探测到了与输入信号频率一致的1.5 MHz的高频振动信号。验证了正负反馈判断方案及设计干涉系统的可行性和有效性。

为避免经典固定模型集合中多模型算法造成的模型间竞争并减小计算量, 基于有向图切换的变结构方法, 建立有向图切换规则和较完备的模型集合.通过模糊逻辑推理得到模型集合中各模型的匹配度, 以此代替传统多模型算法中的模式概率来计算,降低了计算的复杂度.采用核粒子滤波克服了标准粒子滤波没有考虑到的量测信息问题, 即粒子能够通过核密度估计后朝着状态的后验概率密度的模型移动, 使真实和估计模型之间的均方误差最小.仿真结果表明, 基于模糊理论的变结构核粒子滤波算法能较大地提高跟踪准确度和减少计算量.

严格耦合波分析(RCWA)法在测量二维周期光栅的关键尺寸(CD)和获得其剖面结构中有着较为广泛的应用。在这个应用过程中需要对二维光栅周期单元的相对介电常数分布表达式进行傅里叶级数展开，而在以往的研究中只提出了几种规则光栅的傅里叶系数求解公式，从而使得能够应用RCWA方法进行衍射分析的光栅在形状方面受到了一定的限制。针对这一局限，运用矩形网格细分的方法得到了计算二维周期光栅的相对介电常数傅里叶系数的通用公式，它能够对任意形状的二维周期光栅相对介电常数分布进行傅里叶级数展开，并运用于衍射问题的RCWA方法分析之中。

椭偏仪是薄膜测量的重要工具。从模拟和实验两方面，描述一种新颖的单波长椭偏仪的校准方法。该方法的基本思路是：如果被测样品的相关信息(折射率n,吸收系数k,厚度d)已知，则可以通过测量光强变化的傅里叶系数，采用最小二乘法原理反演出此时椭偏系统的信息（即校准参数，包括起偏器方位角P，检偏器方位角A，波片起始旋转角Cs，波片位相延迟δ，系统入射角θ0）。利用校准得到的系统参数和测量未知样品得到的光强傅里叶系数，求得未知样品的厚度。该方法具有操作简单、节约成本等优点。分别针对2~6个样品尝试了校准，对该校准方法做了模拟分析。将该方法用于实际测量，考证校准后的测量效果，并做了误差分析,最大误差为0.26 nm。

提出用固定孔径的换能器虚拟阵列探测器进行数据采集, 该换能器只需对样品进行180°扫描。实验中, 使用调Q Nd: YAG激光器作为光源, 激光器输出激光波长为532 nm, 重复频率为10 Hz, 脉宽为7 ns; 使用非聚焦换能器进行光声信号探测, 其接收面直径为6 mm, 中心频率为2.25 MHz, 接收到光声信号用逆拉东变换进行图像重建。以小白鼠的离体爪子作为成像对象, 换能器由旋转电机控制并以2°作为旋转步长进行180°旋转扫描获取实验数据, 运用逆拉东变换进行了图像重建。所重建的图像比较清晰地反映了爪子内部的骨骼分布。由此表明, 逆拉东变换可以用于光声成像, 并且实现了有限角度的光声成像。

为了分析布喇格光纤激光器中光纤的温度分布特性，提出了布喇格光纤激光器中光纤的稳定热模型，通过热传输方程分析了其中的温度分布，并采用数值有限元法对布喇格光纤的温度分布和由此产生的热应力进行了数值研究,然后对热功率密度、光纤包层数和环境对流传热系数对光纤温度分布的影响进行了模拟计算。结果表明,表层温度远低于覆层材料的临界值300℃，而且纤芯和表面的温差大约10℃。研究结果有助于高功率布喇格光纤激光器的耐热设计。

传统的模板匹配跟踪算法存在运算量大和实时性差的缺陷，限制了它的应用范围。针对这一问题，在已有的基于位置预测相关跟踪算法的基础上，提出了利用图像分离块操作对相关跟踪算法进行改进，进一步减少相关跟踪算法的计算量，以满足系统的实时性要求。对改进算法进行了模拟仿真实验验证。仿真结果表明：该改进算法不仅在很大程度上减少了计算量，提高了跟踪系统的实时性，而且能够有效地减少随机噪声的影响，使得跟踪更加快速准确。

针对大气激光信道对光信号衰减极大的特性，提出了一种用Simulink构建的Turbo码系统仿真模型，分别与未采用信道编码和采用卷积编码方案的仿真系统进行了误码率(BER)性能对比，结果显示出了Turbo码在实现低误码率的大气激光信息传输中的优越性，为Turbo码在大气激光通信系统中的应用提供了理论基础。

文章采用基于定点的迭代模型对非定向信道进行分析，得出了具体的迭代公式。在有家具的房间环境中，给出了可视光的增益公式，通过MATLAB编程实现了反射次数k=0、1、2三种情况下的脉冲响应，给出了仿真图形并加以说明。同时又对空房间的三种情况下的脉冲响应进行了仿真，通过与有家具的环境的比较，得出了随房间高度增加，非可视分量也增加的结论。