与单涡旋光束相比,涡旋光阵列具有多个相位奇点,不仅能够增大信息传输容量,还能增加捕获和观察到的微粒数量。目前在光学领域有多种涡旋光阵列的产生方法,如干涉法、泰伯效应法、光楔衍射法、模式转换法、达曼涡旋光栅法、计算全息法、空间光调制法、超材料图案法等。对这些研究方法的理论模型、实验原理、实验结果及其研究现状进行了详细介绍,并对应用前景作出展望。

光学相控阵技术是一种灵活、快速、精确的非机械光束扫描技术，在新体制激光雷达和空间激光通信等领域有重要应用。综述了光波导阵列相控阵扫描技术的研究进展，对基于LiNbO3、GaAs/AlGaAs、磷化铟(InP)、绝缘Si 等材料的光学相控阵技术进行了详细介绍，讨论了这几种材料的光波导阵列相控阵的优缺点和适用性，对光波导光学相控阵技术发展前景进行了展望。

利用描述脉冲激光与体光栅相互作用的耦合波方程，系统研究了不同入射脉宽和啁啾参数的线性啁啾脉冲激光经体光栅衍射时，频域内衍射光谱的振幅和相位变化特性。计算结果表明，衍射啁啾脉冲振幅的光谱宽度受入射脉宽、啁啾参数和体光栅有效衍射谱宽的影响，在体光栅有效衍射谱宽一定时，随着入射脉宽的增大，衍射谱宽减小，衍射效率增大；随着啁啾参数的增大，衍射谱宽增大，衍射效率降低；对于衍射啁啾脉冲频谱的相位分布，随着入射脉宽的增加和啁啾参数的减小，相位变化幅度增大，而且相位分布曲线呈现不对称特性。研究还发现，适当选择体光栅的光栅矢量和入射角，可以利用体光栅的布拉格衍射实现对线性啁啾脉冲激光的整形，而且保持衍射脉冲的频率线性啁啾特性。

采用逆达曼光栅将二维锁相相干的激光阵列进行相干合束并进行孔径装填是获得远场单一主瓣大功率高光束质量激光输出的一种有效技术方案，将其应用于大尺寸5×5固体激光相干阵列相干合束中，并进行了固体激光阵列合束孔径装填的理论分析和原理性验证实验，测量了系统的实际合束效率，同时进行了后焦面逆达曼光栅的加工和放置误差对合束效率影响的详细分析。实验结果表明，逆达曼光栅用于固体激光阵列相干合束是一种有效的技术方案，且可以通过调节光栅周期和傅里叶透镜焦距来适应系统对激光阵列占空比的要求。这对于开发基于逆达曼光栅相干合束的高功率高光质量的全固态激光系统具有重要的意义。

对菲涅耳望远镜合成孔径激光成像雷达进行了实验室尺度条件下的原理验证实验。实验中利用不同曲率半径、垂直正交偏振的两个球面波通过二维(2D)扫描方式照明远距离处的目标，接收望远镜接收到的目标回波经过偏振分光镜分成两束作为信号光和本振光进入2×4 90°桥接器，桥接器输出的四路光信号被两个平衡探测器接收，平衡探测器输出电信号经模数转换后经过复数化、两维相位二次项匹配滤波算法处理后可以重构出目标图像。对4.3 m处点目标和2D面目标进行了成像实验，取得了具有良好成像分辨率和对比度且带有散斑效应的预期成像结果，证明了该合成成像激光雷达概念的正确性。

采用逆达曼光栅及相位补偿原理将多束锁相相干的阵列激光合成为远场单一主瓣光束是一种实现高功率和高亮度相干合束的技术方案。以5×5和32×32二维相干激光阵列为例进行了理论模拟分析，同时分析了逆达曼光栅相干合束实验中相位板相位误差、逆达曼光栅对准误差和放置角度误差对合束效率的影响。理论分析及数值模拟计算结果表明，逆达曼光栅可用于相干激光阵列合束，但误差对相干激光阵列合束效率有较大的影响。因此，在实验中乃至发展基于逆达曼光栅的高功率激光器系统时，需要减小相位补偿板的相位加工误差，精密调节逆达曼光栅的位置，以减小误差对于合束效率的影响。

菲涅耳望远镜全孔径合成成像激光雷达（简称菲涅耳望远镜）是一种新的高分辨率激光成像技术。在菲涅耳望远镜一维扫描工作模式中，目标和扫描光束的相对运动使得时间空间变换后的采样信号呈不规则非均匀分布，影响匹配滤波算法中快速傅里叶变换的使用。提出基于重采样插值的菲涅耳望远镜算法，包括时间空间变换、重采样插值和匹配滤波等主要步骤，其中利用重采样插值将不规则分布的原采样信号转换为正交规则分布的重采样信号。对三种重采样插值方法进行比较，并获得了点目标和面目标的计算机仿真重建图像，证明了算法的有效性。该算法对于菲涅耳望远镜具有实际意义。

光学相控阵技术是一种灵活、快速和精确的非机械光束定向扫描技术，具有分辨率高，抗干扰和高保密性等优点。综述了电控扫描的光学相控阵技术的应用背景，对以铌酸锂晶体、锆钛酸铅镧陶瓷等电光材料和液晶为移相器材料的光学相控阵技术的最新研究进展进行了详细介绍，讨论了这几种光学相控阵技术的优缺点和适用性，以及光学相控阵器件实用化所需要解决的关键问题，最后对光学相控阵技术发展前景进行了展望。

合成孔径激光成像雷达（SAIL）的主要技术指标如光学足趾尺寸和成像分辨率等都必须在所设计的远距离传输后实现。提出了一种在实验室空间近距离实现SAIL全系统贯通验证的方法，即在SAIL中附加光学装置使得其在近距离产生发射光束的准几何投影和足够大的外差接收视场，从而产生近距离二维SAIL成像必需的并且适当的光学足趾和方位向二次项相位历程。给出了一种Φ300 mm口径合成孔径激光成像雷达演示样机的主体结构和光学附件装置的设计方案，实现了实验室空间近距离演示验证，给出了在14 m传输距离上的二维SAIL成像动态演示的结果，实验测得光学足趾达到22 mm×22 mm，成像分辨率优于1.4 mm（方位向）×1.2 mm（距离向）。

基于菲涅耳波带板(FZP)扫描的光学成像是主动式非传统成像技术，通过二维光学扫描实现对目标的三维高分辨率成像。阐述了目前几种不同类型的菲涅耳波带板扫描成像系统的原理、结构、性能，分析了国内外的研究现状和应用前景。