由于截止滤光片具有的良好光学特性, 分别给出了基于两片长波通和两片短波通截止滤光片的光束空间低通滤波装置。利用几何光学法, 分别研究了这两种装置对光束的一维空间低通滤波特性, 结果表明: 这两种滤波装置的角谱选择性带宽与滤光片过渡带的带宽以及两滤光片的夹角有关。对于长波通滤光片, 两滤光片的夹角要大于等于截止角度的2倍, 而对于短波通滤光片, 两滤光片的夹角要小于等于截止角度的2倍, 理论上得出这两种装置的半高宽度的角谱选择性带宽均等于过渡带的宽度结论, 此时两滤光片之间的夹角为截止角度的2倍。

激光光束空间低通滤波技术是提高光束空域质量的重要手段之一。随着高能激光技术的进一步发展，传统的针孔滤波技术因其对光束的聚焦特性，已逐渐成为限制高能激光光束空域质量提高的瓶颈，因此，不对光束聚焦即可实现光束空域质量的改善成为突破该瓶颈的创新型技术。体光栅、多层介质薄膜、Rugate薄膜和光子晶体因具有良好的波矢选择特性，已成为当前实现非聚焦型光束空间低通滤波的主流技术和研究热点。分别从这4种光学元件入手，简要分析了体光栅的布拉格衍射特性、多层介质薄膜和Rugate薄膜对光束的相长相消干涉特性，以及利用光子晶体的自准直效应来实现非聚焦型光束空间低通滤波的主要技术特点，综述了这4种技术在光束空间低通滤波应用中的研究进展。和针孔滤波技术的聚焦特性相比，这4种技术的非聚焦滤波特性具有取代针孔滤波的可行性，尤其是在对高功率激光进行空间低通滤波的应用中。

针对高空平台不稳定性以及大气湍流对平台光通信性能的影响，提出利用空间分集技术改善高空平台光通信链路性能。在系统采用开关键控(OOK)调制条件下，利用矩母函数特性分别得到采用协作分集技术和多输入多输出(MIMO)技术的高空平台光链路误码率表达式，并求解协作通信系统中继平台的最优位置。仿真结果表明：协作分集技术与光MIMO技术对高空平台光链路性能的改善效果受到跟瞄误差的限制。采用发射选择分集的光MIMO技术对光链路的误码率性能最好。与采用重复码的MIMO方法相比，协作分集技术更适用于跟瞄误差大的通信系统。中继平台的最优位置与中继策略以及跟瞄误差无关。在中继平台最优位置附近，采用协作分集的光链路性能优于采用重复码MIMO光通信链路。

基于sinc切趾反射体布拉格光栅的谱合成技术是获得高功率谱合成输出的有效方法。考虑到入射单色平面波光束的偏振状态，采用传输矩阵法，分析了光栅参数对衍射效率、波长选择性和角度选择性的影响。计算结果表明，入射角度对不同偏振状态入射光束的衍射效率影响较大。sinc切趾反射体布拉格光栅的衍射效率近似由光栅厚度和折射率调制幅值的乘积决定，当折射率调制幅值与光栅厚度的乘积大于1.7028×10-6时，不同偏振态在小角度入射时的衍射效率高于99%。sinc切趾反射体布拉格光栅的波长选择性带宽和角度选择性带宽随折射率调制幅值的增加而增大，随衍射效率的增加而减小。通过优化光栅参数，利用sinc切趾体布拉格光栅可实现光谱间距低于200 pm的多光束谱合成。

谱合成是获得高功率激光输出的有效方法。反射布拉格光栅衍射旁瓣是影响谱合成效率的主要因素。建立了sinc切趾布拉格光栅谱合成理论模型，采用传输矩阵法，分析了光栅参数对切趾光栅衍射特性的影响，以及入射光束光谱宽度和发散角对谱合成效率的影响。计算结果表明：sinc切趾布拉格光栅可有效抑制衍射旁瓣的影响，其一级衍射旁瓣和二级衍射旁瓣的峰值分别由62%和36%下降为0.57%和0.12%。通过优化光栅参数，利用sinc切趾布拉格光栅可实现窄光谱间距、高谱合成效率的多光束谱合成。切趾后，在10 nm的带宽内，参与谱合成光束的数目由7束增加为25束。对于波长为1 064 nm和1 064.4 nm的两束光谱合成，当入射光束光谱宽度小于0.15 nm，且发散角小于0.8 mrad时，谱合成效率达90%以上。

Using transmitting volume Bragg gratings (TVBG) as a basis, an experiment on one-dimensional spatial filtering of a deformed laser beam is designed. The deformed laser beam results from a He-Ne laser beam modulated by an amplitude modulation plate with a spatial frequency of 7.2 mm ?1. Results show that when the central wave vector of the deformed beam satisfies the Bragg law of TVBG, the spatial profile of the -1st forward-diffracted order is similar to that of the undeformed He-Ne laser beam due to the TVBG with a spatial frequency selective bandwidth of less than 5.0 mm?1. The higher frequency components of the deformed beam are filtered out in the optical near field. Thus, the TVBG cleanup of the spatiallydeformed laser beam is realized experimentally.

复用体布拉格光栅具有良好的波矢选择性以及可控的衍射效率。根据Kogelnik耦合波理论，分析复用体布拉格光栅作为谐波分离以及光束取样元件的可行性。结果表明，采用复用两片反射型以及单片透射型体布拉格光栅的结构，使得两片反射型体布拉格光栅对混有三个倍频成分的主光束中的基频、二倍频光束(1053 nm和527 nm)高效率衍射（色分离度分别为0.2%和0.3%），而对三倍频光束(351 nm)高效率透射（接近于100%），以达到谐波分离的目的；而透射型体布拉格光栅对三倍频光束低效率衍射(等于0.98%)，且衍射光束的空域时域光强分布与三倍频光束基本一致，以达到光束取样的目的。因此复用体布拉格光栅可同时实现谐波分离以及光束取样的功能，这给传统谐波分离以及光束取样光栅提供了一种备选方案。

谱合成是获得高功率激光输出的有效方法。建立相移反射体布拉格光栅谱合成模型，利用传输矩阵法，分析相移反射体布拉格光栅的衍射特性，并对反射体布拉格光栅的衍射特性和相移反射体布拉格光栅的衍射特性进行了比较。以两束光为例，分析相移反射体布拉格光栅谱合成特性，分析在高斯单色平面波入射条件下，光谱宽度对谱合成效率的影响。结果表明，通过在反射体布拉格光栅中引入π/2的相位畸变，可有效抑制衍射效率中的旁瓣的影响并增加参与谱合成的光束数目，对于两束光谱间距为30 pm的窄带光束谱合成，谱合成效率可达97%。

Diffraction efficiency of volume Bragg grating, whose period is in the same order as the incident wavelength, is related to the polarization direction of the incident linear polarized beam. When two linearly polarized recording beams with the same polarization direction are used for recording volume Bragg gratings in a photopolymer with diffusion amplification, the azimuth of polarization of the reconstruction beam influences the diffraction efficiency of the grating. When the probe beam is linearly polarized and oriented orthogonally to the grating vectors, the ±1-order diffraction beams are also linearly polarized with polarization direction parallel to that of the probe beam. According to the results, a two-dimensional nonspatial optical filter consisting of the volume Bragg gratings would achieve significantly higher efficiency.

选取4块反射型体相位光栅,两两配对分为两组,各组中的光栅条纹面相互垂直,光栅矢量面正交放置,构成反射型体相位光栅空间低通滤波装置,被用来实现连续激光光束二维空间低通滤波的功能。利用Kogelnik耦合波理论,分析了上述装置对连续激光光束的空间低通滤波性能,并模拟了其对畸变高斯光束的空间低通滤波效果。结果表明,采用这种装置可使得畸变高频角谱成分具有极低的衍射效率,而对有用低频角谱成分具有高达98%以上的衍射效率,能够达到不须对入射光束聚焦就能实现高、低频角谱成分空间分离的目的,从而使得滤波后的光束较未畸变光束的空间光强分布基本一致。