针对红外热像系统检测需求，采用紫铜辐射面、热电制冷器、散热片等设计了红外面源黑体的结构，采用铂热电阻和24位AD采样，实现了环境温度及辐射面温度的高精度采集。为克服黑体时间常数大、响应滞后、环境温度持续扰动等问题，设计了模糊PID控制器，根据偏差及其变化率实时整定控制参数，实现超调量小、响应速度快、稳态精度高等目标。实验及测试情况表明，温控精度为±0.03 ℃，响应时间小于180 s，达到了设计要求。

利用飞秒激光和纳秒激光分别在氧气氛环境和高真空环境中烧蚀石墨靶材, 在硅基底上获得了两种不同的类金刚石膜, 通过红外透过曲线的拟合, 获得了各自的光学参数; 进而设计和制备了不同厚度组合的双层结构类金刚石膜硅基底样品: 飞秒激光在氧气氛环境中制备的类金刚石膜具有低折射率、高透过性的特点, 所以将其作为双层膜的内层, 发挥其红外增透效能; 纳秒激光在高真空环境中制备的类金刚石膜具有高硬度、耐蚀性的特点, 所以将其作为双层膜的外表层, 发挥其抗划、耐蚀的功能。实验测试表明: 随着外表保护层厚度的增加, 样品的中红外平均透过率逐渐下降0.5%~3%, 表面硬度提高7.2~24.7 GPa。碱溶液浸泡试验表明, 外表保护层能够承受碱溶液腐蚀, 但过薄的保护层不能阻止溶液向膜层内部的渗透, 从而使得不具有耐蚀性的红外增透层被腐蚀。研究结果为不同应用目的的双层膜或多层膜结构的设计与制备提供了实验基础。

提出了双激光沉积掺杂薄膜技术，利用准分子纳秒激光和飞秒激光分别烧蚀石墨和锗靶材，保持准分子纳秒激光的参数不变，而将飞秒激光的脉冲频率逐次由0提高至500 Hz，在硅基底上获得锗含量逐次增大的掺杂类金刚石膜。实验结果表明：随着锗掺杂量的提高，锗掺杂类金刚石膜的折射率略微增大，消光系数增大7.3倍；表面硬度呈近似的线性降低，降低幅度约为41.3%；内应力呈非线性减小并在某值趋于稳定，降低幅度约为78.1%。牢固度实验结果表明，锗掺杂量的提高可以增强类金刚石膜在基底上的附着性能，但不利于其对溶液的耐腐蚀性。研究结果为不同应用目的的掺杂类金刚石膜及其复合膜层的设计提供了实验基础，且研究方法具有很强的可扩展性，不仅仅限于实验所限薄膜范围。

针对光电跟踪仪的检测需求及传统检测方法存在的不足, 提出了一种创新的检测思路, 研制出小型便携的检测设备。阐述了检测设备总体方案设计及技术指标要求。采用基于离轴非球面的二次折叠光路、高精度二维运动靶标机构及双波段可切换光源, 实现了体积小、精度高的动态目标模拟器。采用工控机、步进电机驱动控制器及MPS-010602数据采集卡, 实现了对目标模拟器的轨迹控制和对装备信号的采集与处理。各项指标通过了性能检测, 取得了理想的应用效果。

激光沉积的类金刚石膜是红外窗口增透保护膜的极佳选择。采用波长248 nm 的纳秒脉冲激光沉积硅基底类金刚石膜，研究了不同脉冲能量对膜层光学性能、机械硬度及内应力等工程应用参数的影响。实验发现，随着准分子激光脉冲能量的提高，类金刚石膜样品的红外透射率和表面硬度逐步提高，表明高能量有利于沉积光学级类金刚石保护膜；但同时，膜层的内应力也随着激光脉冲能量的提高而增大，不利于膜层在基底上的附着，需要采用其他技术和工艺消除内应力过大的问题。分析结果为纳秒脉冲激光沉积类金刚石膜的研究提供了实践基础。

针对红外系统检测设备的小型便携化需求, 分析了检测仪的基本组成及对其进行小型设计的重点部位, 分别从优化设计指标、采用离轴抛物面多次反射光路设计、选用硬铝作为镜片加工材质等方面对红外平行光管进行了优化设计, 有效减小了光路系统的体积, 减轻了平行光管的重量。采用紫铜辐射面、热电制冷器、散热片等构造了小型高效的黑体辐射源结构, 设计了温度控制驱动电路, 实现了小型轻量的面源黑体。所研制的检测仪整机重量小于15 kg, 实现了小型便携, 并取得了理想的应用效果。

提出角锥作为相干合成元件实现互注入锁相获得相干合成输出的方案。对比分析了采用4种锁相结构进行两路光纤激光器相干合成的结果，并报道了4路光纤激光相干合成的最新实验结果。

设计了多组多孔径光阑,将激光扩束后通过自制的多孔径光阑,获得多光束相干激光光源。基于多光束干涉理论,通过改变不同的光阑,得到多组点状阵列分布的远场干涉图样,结果表明远场中心主瓣具有随着占空比减小能量降低、旁瓣增多的分布规律。实验结果表明,相干源呈正三角形分布时能量集中度较好。对高功率激光相干合成具有一定的参考意义。

为获得高功率和高亮度光纤激光输出,设计了利用一块45°半透半反分束镜作为干涉元件,构建迈氏腔结构,使两路光纤激光器在输出端相干相长,从而实现相干合成输出的方案。从理论上分析了此方案的锁相机理,并在实验中成功实现了两路光纤激光器的相位锁定,使合成输出激光在自由空间传播,获得了功率约为360 mW的相干合成激光输出,功率合成效率约为73%,合成输出后的激光束在轴上光强获得了大幅度提高。本方案结构简单,利用了光纤耦合器干涉锁相的原理,但却避免了光纤耦合器承受功率低的缺点,所有元件均可承受高功率,因此可实现更高功率的相干合成激光输出,是一种有前途的高功率光纤激光器相干合成方案。