介绍了宽波段成像光谱仪系统中一种工作波段为0.35～1.7 μm的消偏振分色片的设计与研制。根据成像光谱仪的工作特点，利用分色片将近紫外、可见波段和近红外波段光谱进行高效分离，分别进入各自焦面，并被不同探测器接收。选择两种光学薄膜材料，利用四个反射堆实现了近紫外到可见光波段的高效反射；通过调整反射堆的次序，解决了近紫外波段材料吸收造成的偏振灵敏度高的难题；通过非规整膜层的匹配平滑了透射波段的光谱。分色片反射波段和透射波段的光学效率分别达到了97%和91%以上，反射波段的偏振灵敏度控制在1.5%以内。

采用离子束辅助电子束成膜, 用双重膜厚监控方法监控各膜层厚度, 制备了45°入射、808 nm高反、1064 nm高透的消偏振二向色镜, 并用于全固态355nm激光器.将部分薄膜样品在250℃进行退火处理后, 用Lambda950分光光度计测试该样品的光谱性能;用表面热透镜技术测量退火前后该样品的弱吸收值; 用激光阈值损伤装置测试该样品在1064 nm调Q激光下的损伤阈值; 用NIKON显微镜观察样品在不同激光能量辐照下的破斑形貌.实验结果表明:波长为808 nm和1 064 nm时, 薄膜透射率分别为0.04%和99.6%, 符合设计要求, 满足全固态355nm紫外激光器系统所要求的光学性能指标; 退火后的弱吸收值较退火前有所降低; 在激光作用下薄膜产生微破坏喷出, 说明膜层不会向灾难性破坏演变.

利用考夫曼离子源辅助电子束蒸发(IBAD)在K9 玻璃上制备了HfOsub>2 薄膜。采用DX-2000 型X 射线衍射仪(XRD)对薄膜晶体结构进行分析得知制备的薄膜呈现单斜晶相结构。采用SE850 宽谱变角度反射式光谱型椭偏仪对薄膜在280~2500 nm 波段的椭偏参数进行测量，光谱拟合中考虑了界面层和表面粗糙层，分别采用Cauchy 模型、Tauc-Lorentz 模型、Forouhi-Bloomer 模型、Sellmeier-Transparent 模型进行分析，得到薄膜紫外至近红外波段光学参数。椭偏拟合结果表明Tauc-Lorentz 模型最符合HfO₂ 薄膜光学特性，光谱曲线的拟合值与理论值最接近，均方根误差(MSE)为0.57。利用Lumda950 分光光度计测量薄膜透射率并计算出HfO₂薄膜光学带隙(~5.40 eV)。

为了获得TiO2薄膜的光学常数, 采用德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪, 测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃上的单层TiO2薄膜, 得到了TiO2薄膜在300nm~2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。根据TiO2的薄膜特性及成膜特点, 考虑了表面粗糙层和界面层对薄膜性能的影响, 建模时采用Cauchy指数模型和Tauc-Lorentz模型, 对建立的各种模型测量得到的数据进行了分析和比较。结果表明, 模型“基底/Tauc-Lorentz模型/表面粗糙层”可以得到最小的均方差为0.5544, 得到的TiO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值最接近。该研究结果对TiO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值。

为了现场完成线结构光视觉传感器中摄像机和光平面的同时标定，提出了一种基于单一圆形标靶标定线结构光视觉传感器的方法，该平面标靶包含一个同心圆以及过圆心的两条正交直线。通过共轭点原理线性计算摄像机内参数的初值，并根据正交性约束进行迭代优化。然后，多次移动传感器，保持结构光与同心圆相交，使其构成三点透视模型(P3P)，依此计算光平面上标定点的三维坐标。最后，利用最小二乘法拟合出光平面方程，从而完成光平面方程的标定。实验结果表明：该方法具有较高的精度，平均测量精度为0.036 82 mm，相对测量误差为0.277 13%。该标定方法仅需同一标靶即可完成摄像机内参数和光平面方程的标定，降低了标定成本，且计算简单、操作灵活，适宜现场环境标定。

为简化测量系统中平移轴和旋转轴的标定，提出一种基于一维平面标靶的简易标定方法。将一维标靶放置在数控平台上，控制平台分别做平移和旋转运动，提取每个位置下图像中圆心坐标，利用消隐点和三点透视模型(P3P)原理实现系统轴线空间位置的标定。实验结果表明，该标定方法具有较高的标定精度，平均绝对测量误差为0.0411 mm，均方根(RMS)误差为0.0625 mm。该标定方法仅需已知的等距共线三点即可完成平移轴线和旋转轴线的高精度标定，降低了标定成本，且计算简单、标定过程灵活方便，适合现场标定。

采用自由空间耦合的方法，激发双面金属包覆波导中的超高阶导模，通过在双面金属包覆介质波导的两个金属膜上加不同的电压，改变导波层铌酸锂的厚度和折射率，得到不同参数下的衰减全反射谱，从而验证超高阶导模的偏振不灵敏性及对导波层厚度和折射率十分灵敏的特殊性质，实验结果与理论相吻合。比较相同条件下反射率的变化，得到铝包覆波导的灵敏度要高于金包覆波导。所得结果对集成光电子器件的研制有一定的参考价值。

为了研究10nm级铝包覆光波导特征参量对其耦合情况的影响，理论模拟了不同金属层折射率和厚度、不同导波层折射率和厚度情况下的衰减全反射谱，分析了特征参量对耦合情况的影响。通过实验验证了金属层折射率和厚度对其耦合情况的影响，发现纳米级铝膜的复介电常数发生了很大的变化。结果表明，导波层厚度影响激发导模的数目，但对耦合深度影响不大；导波层折射率同时影响激发导模的数目和耦合深度；耦合层金属膜厚度不影响激发导模的模数，但对耦合深度的影响很大；对于相同的耦合层金属膜厚度，金属折射率不同，耦合情况大不相同。研究结果为基于双面金属包覆光波导的脉冲展宽器的制作和设计过程提供了参考。

提出了一种基于主动视觉的光平面标定方法实现对线结构光传感器的自动标定。与以往求取光平面上标定点后拟合平面的方法不同，该方法通过控制传感器做若干平移运动分两步完成标定。首先，经多次平移运动得到光平面中相互平行直线在摄像机中的投影，经计算消影点完成光平面法向的标定。然后，控制传感器沿设定的与光平面法向垂直的方向做2次平移运动，使其满足三点透视模型(P3P)，完成摄像机坐标系原点到光平面距离信息的标定。实验结果表明：该标定方法具有较高的准确性，平均绝对测量偏差为0.015 4 mm，相对误差为0.183 0％。该方法本质上属于自标定方法，标定过程无需使用标靶，降低了标定成本，且操作灵活方便，适合现场标定。

为了更加有效地采集物体的三维表面信息,使用结构光技术构建新的三维表面数字化检测平台。结合格雷和相移编码各自所具有的优势,提出了一种新的复合编码法,首先将图片分成一定的区域,然后在各个区域单独投影结构光条纹,之后每幅相移图依次向右移动一定像素。由于该法对投影的简化使编码周期明显缩短,减少了图像处理的数据量,从而提高了扫描速度,尤其适合于实现快速的三维模型重建。在自行研制的三维表面信息采集实验平台上进行了实验,新方法的有效性得到了证明。