以失配角为例，与相同尺寸的单点探测器比较，理论结合数值计算分析了空间相位畸变对非成像阵列探测器的影响。结果表明，阵列中各单元信号的附加相位将严重影响这种探测方式的性能。因此，就空间相位畸变而言，简单的线性叠加方式不足以克服其影响。根据分析结果指出，若能通过一定方法消除阵列中各单元输出信号的附加相位，即使在空间畸变很严重的情况下，非成像阵列探测器仍然可以大幅提高系统的信噪比。丰富了非成像阵列探测器在外差探测领域的研究，对其应用具有一定的指导意义。

受视场角限制，由单点探测器构成的外差系统不能充分接收信号光功率。若用阵列探测器代替单点探测器进行探测，可以增大接收视场，从而增强接收的信号光功率。在考虑到热噪声、光电流饱和效应的前提下，对这种阵列探测系统的信噪比进行了分析。结果显示，相对于单点探测系统，阵列系统能较大幅度地提高信噪比。分析结果指出，由于叠加的热噪声存在，当阵列中单元数增加到一定数量后，信噪比不能得到进一步提高。还对非等相位叠加因素对系统性能的影响进行了分析。由于系统输出信号是各探测单元输出信号的叠加，实际应用中不可能实现完全的等相位叠加，通过数值计算，分析了该因素的影响，并指出它可以在硬件设计过程中得到有效控制。

激光测距仪的测距精度是衡量其性能的重要指标。本文设计了测距精度检测系统, 可实现 1 064 nm、1 540 nm、1 570 nm三个波长的测距仪精度检测。该系统由激光距离模拟器和激光辐射模拟器组成, 辐射模拟器可产生脉宽 5～250 ns、最大峰值功率 0.1 W的回波脉冲; 基于 FPGA的距离模拟器可以实现 50 m～990 km的大量程距离模拟。本文提出并实现辐射模拟器和距离模拟器的闭环检测, 以此测量消除系统固定误差。经过检测该系统全量程内距离模拟误差都小于 1 m。

为了实现大振幅、高带宽振动的非接触精密测量, 本文提出了一种全新的光学测量系统。两束相干光的远场干涉条纹位置与两束光之间相位差有关, 相位差的变化将引起干涉条纹移动。获取主条纹的位置, 可以计算两束光之间的相位差, 基于此可以还原物体的振动位移量。对振幅为 10 μm的单频余弦信号以及频率为 44.1 kHz的声音信号仿真还原结果表明, 本文所提光学系统和还原算法可以还原出亚微米级的振动信号, 并能准确还原出音频信息。

空间失配角是影响外差探测的主要因素之一，很小的角度失配就会导致中频信号极为微弱。通过分析提出，外差信号的振幅可以视为探测器量子效率分布函数的傅里叶变换，基于此提出一种单元增益可调的阵列探测器接收方法。该方法通过设置阵列中探测单元的增益系数，使阵列有效量子效率分布函数的频谱特性匹配信号光与本振光形成的干涉光场，以此提高存在失配角时的中频信号的强度。通过对有效量子效率分布函数的调整，匹配不同角度入射的信号光，即可达到高速扫描探测的目的。

信号光与本地光的夹角是影响探测器输出外差信号强度的主要因素。当夹角过大时，甚至不能检测到外差信号。通过分析提出，外差信号的振幅实际上是接收孔径透射率函数的傅里叶变换，以此为依据提出一种降低失配角对外差信号影响的方法，即在接收孔径处放置透射率分布满足一定函数形式的透过型元件，使其傅里叶频谱满足预定的要求，这种情况下两光束夹角增大时，探测器输出的外差信号强度能得到增强,从而降低了对探测系统瞄准精度的要求。

本文介绍了傅里叶望远术成像的基本原理，为验证傅里叶望远术成像原理，在实验室中搭建了四光束的傅里叶望远术验证成像系统，对灰度透射式目标进行成像验证，利用 LabVIEW软件完成了实验中相关控制软件、检测软件和信号处理软件程序设计。通过形成不同空间频率的干涉条纹提取目标的频谱值，利用相位闭合技术，消除与图像无关的相位因子，提取目标图像的一维和二维频谱图进行图像重构，得到了目标的重构图像，最后分析了影响成像质量的因素。

利用微扰变分法研究了光折变屏蔽孤子的相干相互作用,得出了光折变空间屏蔽孤子在晶体中同相相互作用时发生第一次碰撞的位置和碰撞周期解析表达式,并对孤子同相和反相相互作用的物理机制进行了分析.研究结果表明:当两孤子尾部交叠时就会发生相互作用,相互作用力的大小与孤子的相对强度、相对间距以及晶体外加电场的大小有关.孤子的相对强度越大、相对间距越小以及晶体外加电场越强,孤子间相互作用力越大;相互作用力的性质与初始相位差有关,同相相互吸引,反相相互排斥.

研究了高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的演化, 结果表明, 在不同的外加调制电场作用下高斯光束的光场分布会随着外电场变化而被调制。重点研究了同相位和反相位以及相位差为π/2的高斯光束在外加空间调制电场的光折变晶体中的相互作用, 在外加空间分布线性增加电场作用下出现了许多新的实用特性, 通过调整外加电场分布, 可以让两同相位相干光靠得更近而不发生融合, 也可以让两靠得很近的反相位光束可控偏转, 还可以控制相位差为π/2的两相干光束进行能量转移。这种连续变化的电场可以用阶梯分布的电场替代, 为工程实现提供了可能。

对半导体激光器光束准直场的研究具有重要的意义,半导体激光器的远轴模型能精确描述其发出的光束。根据瑞利索末菲衍射公式,利用稳相法得出了半导体激光器远轴光束经过透镜准直后的场分布解析表达式。根据该表达式可以得出如下结论：准直后光束在两个方向上的光斑大小与透镜焦距成正比, 且与传输距离无关,沿轴光强与波导尺寸参量和准直透镜焦距有关,且与透镜焦距成平方反比关系,在传输距离较短的情况下,准直光场相位分布近似为球面,传输距离较长时,光场相位近似为平面. 这些结论在工程应用中具有重要的价值。