为了提高高重频掺钕钒酸钇激光器的放大效率, 提出了一种针对Nd∶YVO4单轴晶体的新型双程放大方式, 采用法拉第隔离器与Nd∶YVO4晶体旋转45°放置的方式, 使得种子激光在往返通过晶体时的线偏方向均为π偏振方向。结果表明, 在100W抽运功率下, 1W种子激光采用该双程放大方式的输出功率能够达到36.2W, 放大效果较之偏振片与λ/4波片组成的双程放大结构提高了41.5%。本研究对以Nd∶YVO4单轴晶体为放大级的弱种子激光放大有重要意义。

云相态分类在气象预报和气候研究中具有重要的地位。我国新一代气象卫星风云四号的成像仪在光谱通道数量和空间分辨率较上一代风云二号有较大提升，这为云相态的研究提供了新的遥感数据。本文首先对风云四号相隔 15 min的遥感图像进行分析，然后提出亮温云相态指数，该指数可以进行初步云相态分类，最后在此基础上提出基于集成学习的云相态分类算法。实验结果与风云四号官方云相态分类结果进行比较，水云的一致率达到 91.69%，冰云的一致率达到 76.10%。

云检测作为遥感影像数据处理中的重要组成部分，在气候分析等各个方面起到了重要的作用。在云检测研究中，无论是应用广泛的阈值法或是基于模式识别的方法，以及在二者基础上的综合分析法。这些方法大多都依赖于单一类型的遥感数据来源，且在特征提取方面十分依赖先验知识，受主观影响较大。本文利用两种不同类型“风云”系列气象遥感卫星的可见光红外扫描辐射计(Visible and Infrared Radiometer，VIRR)以及多通道扫描成像辐射计( Advanced Geosynchronous Radiation Imager， AGRI)数据，以全卷积神经网络为基础进行云检测，利用其自动提取深层隐含特征等特性，极大保留特征信息。最后结合全连接条件随机场模型进行云系边缘优化。实验结果表明，该算法分别应用于以上两种不同类型遥感影像数据，都较好地完成了云像元和非云像元的分离。

为了解决激光二极管抽运波长随温度漂移导致激光器输出能量下降的问题, 采用激光二极管抽运源波长匹配及凹凸稳定谐振腔技术实现免温控, 并进行了理论分析和实验验证。该激光器腔长210mm, 电光转换效率5.7%; 输出单脉冲能量大于60mJ, 在10℃～30℃范围内, 能量稳定度优于5%; 激光器输出光斑直径4mm、脉冲宽度8ns、激光器10Hz工作时, 激光远场束散角为1.1mrad。结果表明, 实验与理论分析计算结果符合, 该激光二极管侧面抽运免温控激光器可在一定温度范围内保持稳定的能量输出。该理论分析与方案对研究免温控激光器具有重要意义。

通过对风云四号每两张相隔15分钟的图像进行分析, 提出了归一化动云指数, 加强数据集对低云、薄云及云系运动边缘的检测.在此基础上, 提出了一种基于归一化动云指数的动态阈值法用于初步云检测, 并进一步提出基于BP神经网络的云检测算法.实验结果表明, 该算法可以消除阈值选取中的主观影响, 在大范围复杂下垫面的遥感图像数据中可以取得较好的云检测效果.

白矮主序双星是一类致密的双星系统, 主星是一颗白矮星, 伴星是一颗小质量的M型主序星。 白矮主序双星光谱的数量相对较少, 但对该类天体的研究对于进一步理解密近双星的演化, 特别是公共包层演化的物理机制等重要的天体物理热点有积极的意义。 SDSS-DR12是美国SLOAN巡天望远镜发布的最新数据, 基于前期实验在其中发现的4, 140个白矮主序双星光谱, 通过最小二乘法对这些光谱进行分解后, 使用模板匹配方法, 测量了这批样本中两个子星的基本参数, 包括有效温度、 重力加速度、 金属丰度等, 并对结果进行了分析和统计, 进一步丰富了白矮主序双星模板库。 白矮主序双星的参数测量的主要问题是计算量大, 在实验中使用了GPU技术, 提高了匹配效率, 在海量光谱处理方向进行了有益尝试。 实验结果表明该方法对大型巡天望远镜的海量光谱参数自动处理有较重要的应用价值。

传统齿轮传动存在空回和间隙等问题, 难以满足光电系统高精密传动的需求。在分析了钢丝绳和钢带传动技术特点的基础上, 设计了一种基于钢丝绳传动的潜望镜用11测角机构, 以及一种基于钢带传动的光电系统用21传动机构。基于光学测量的方法, 采用旋变测量了钢丝绳传动机构的传动误差, 采用经纬仪测量了钢带传动机构的传动误差。结果显示钢丝绳传动精度可达到分级, 在-110°+135°的范围内转角误差小于3.5′; 钢带传动精度可达到秒级, 在-3°~+3°的范围内转角误差小于11.9″, 满足了潜望镜和某光电系统性能指标要求。

航空遥感图像有着特殊的几何畸变特性以及现实中无法及时获取野外控制点的限制条件, 无法使用传统的几何校正方法对图像进行处理。针对航空遥感图像的限制条件, 本文使用了无地面控制点的航空遥感图像几何校正模型对图像进行处理。通过实验对比仿射变换模型和多项式变换模型的校正效果, 得出仿射变换模型更能适用于本文情况, 更能改善图像效果。在几何校正过程中, 提出了一种控制点的最佳选取方案, 实验结果表明, 该方案可以有效配合图像几何校正的实施。

研究了微光夜视系统输出图像中光晕尺寸和灰度分布与系统参数之间的关系, 建立了系统光晕效应的定量化表征模型。首先分析了系统输出图像中光晕的产生机理; 其次依据微光夜视系统成像原理, 通过分析光电阴极产生的光电子数及初角度分布、光电子在光电阴极与微通道板之间的运动、光电子与微通道板非开口壁碰撞后的运动规律及微光成像系统各环节对能量的逐级传递, 研究了光晕的定量化表征方法; 结合上述理论研究, 建立了光晕的数字仿真模型。结果表明: 所提出的光晕效应表征模型能够与实验结果中光晕的灰度分布及尺寸较好地吻合; 随着强光源能量增大, 系统光晕效应越明显, 光晕效应对系统成像质量影响越大。