为了研究半主动激光制导导引头信息处理电路中, 4个采集通道响应不一致性导致的制导精度降低的问题, 对造成采集通道间响应度存在差异的原因进行了理论分析和研究, 研究了信息处理电路中的增益控制电路, 分析了其设计要点, 并给出了一种增益控制电路的设计原理图。采用一种基于该增益控制电路的通道间响应度不一致性校正方法, 针对导弹(或者炸弹)实际飞行过程中使用的各个离散增益点, 进行了不一致性校正; 通过对比校正前后的线性区曲线和半实物仿真数据, 验证了该校正方法的有益效果。结果表明, 利用该校正方法校正后, 导引头线性区曲线精度更高, 并且可以将半实物仿真圆概率偏差数值降低约50%。该研究为提高半主动激光制导精度提供了一种有效的方法。

研究了开关键控（OOK）调制下天空背景辐射对误码率的影响，介绍了通信端机收到的天空背景辐射的仿真方法。仿真结果表明：通信误码率一定时，天空背景辐射的上限值与接收信号光功率和雪崩光电二极管（APD）的电噪声大小有关。太阳直接辐射是大气激光通信系统接收到的主要背景辐射，大气散射相对于太阳直接辐射十分微弱。当太阳天顶角较小时，可以采取端机视轴规避太阳一定角度的方式，保证通信系统的误码率小于10-9。

利用Zygo 干涉仪对斜入射下液晶空间光调制器的纯相位调制特性进行了测量。建立了斜入射下液晶空间光调制器的纯相位调制数学模型，研究了斜入射角度对相位调制特性的影响，搭建了基于Zygo干涉仪的测量系统，对不同入射角度下的相位调制特性进行了测量。测量结果表明：不同入射角度下相位调制量近似线性递增，入射角度越大，相位调制量递增的斜率越小；相同灰度值下，随着入射角度的增加，相位调制量逐渐减小；入射角度小于5°时相位调制曲线几乎重合，相同灰度值下相位调制量最大相位差为0.032λ。

建立了一套用于测量生物组织模型偏振后向散射差分光谱的实验系统。在系统中,线偏振光入射到样品表面,检偏器和光谱仪配合记录后向散射光中的平行和垂直分量,随后计算出差分光谱。采用了平均直径分别为5.0 μm、9.0 μm的两种聚乙烯小球悬浮液进行实验,结果与蒙特卡罗模拟进行对照,验证了实验系统的正确性。初步研究了粒子尺寸分布变化对差分光谱的影响,结果表明,偏振散射差分光谱能敏感地反映粒子尺寸分布的变化,在大小粒子的混合液中,大粒子浓度一定程度的增加,光谱仍保留小粒子的振荡趋势,但差分光强减小。该方法对于早期癌症检测具有潜在应用意义。

以标准的组织模型Intralipid脂肪乳溶液为研究对象,采用CCD偏振成像系统,通过测量该混浊介质的后向漫散射光的斯托克斯矢量,深入研究了不同方位的线偏振光及不同旋向的圆偏振光入射时,后向漫散射光的特征.研究结果表明:对不同的入射偏振态,后向漫散射强度、偏振度的空间分布具有方位选择性,强度和偏振度的大小随距离入射点的距离增加而减小;介质浓度增加,后向散射强度增加,偏振度减小,且同一浓度下,圆偏振光的偏振度总是高于线偏振光.

已有实验表明偏振门和斜入射技术能有效地抑止深层散射光子,实现浅表组织光学特性的检测。采用蒙特卡罗方法,分析了斜入射、偏振门的特性,研究了组织光学参量和入射角等参量对平均探测深度的影响。结果表明,组织的各向异性因子和入射角对平均探测深度影响较大。当各向异性因子较小(小于0.8)或者入射角较大(大于1.4 rad)时,组织的平均探测深度能满足小于2倍平均自由程的要求。偏振门和斜入射技术均可使探测光子经历的散射次数和探测深度有明显减小,因此,结合偏振门和斜入射技术能够更有效地分辨来自浅层的信号光,抑止来自深层的背景光。

偏振散射光谱术是一种新型的早期癌症无损光学检测技术。目前, 对这一技术的机理研究缺乏较好的理论手段。引入并行计算方法, 采用斯托克斯(Stokes)参量和米勒(Müller)矩阵分别描述光子包和介质的偏振特性, 实现了可用于模拟偏振散射光谱的并行偏振蒙特卡罗程序。程序基于消息传递接口(Message passing interface,MPI)并行开发平台, 采用主从(Master-slaver)并行计算模型, 并用任务池方法实现动态负载平衡。混浊介质后向偏振散射光谱的模拟和实验结果对照证实了程序的正确性;程序并行效率分析表明了程序在任务规模和节点规模上具有良好的可扩展性, 对于较大规模的任务, 使用n个从节点的模拟时间约为使用1个从节点模拟时间的1/n倍。

研制了一套实验系统用于测量混浊介质的后向漫散射穆勒矩阵．在系统中，激光被调制成所需偏振态，聚焦于混浊介质表面．利用CCD相机配合相应的偏振元件，测量入射点周围区域的后向散射光中特定偏振态的能量空间分布，并由测量值计算出介质的后向漫散射穆勒矩阵．描述了系统的组成、测量原理以及方法，分别测量了消偏振分光棱镜的反射穆勒矩阵和浓度1．5%的脂肪乳溶液的后向漫散射穆勒矩阵．实验证明：该系统能够完全消除样品表面镜面反射光的干扰，精确的测量混浊介质的后向漫散射穆勒矩阵；并可望用于生物组织的研究中．

基于偏振门技术,提出了利用漫后向散射光随线偏振光入射方位的变化来测量双层模型表层的粒子尺寸分布及相对折射率。双层物理模型用来模拟上皮组织,上层分别由聚苯乙烯小球或HeLa细胞悬浮液组成,下层由脂肪乳溶液组成,每层的光学特性与上皮组织光学特性匹配。根据米氏(Mie)散射理论,建立了与散射体形态参量相关的偏振后向漫散射强度随入射偏振方位变化的理论模型,并采用浮点遗传算法反演程序获得表层粒子的尺寸分布(PSD)及相对折射率。将理论值和实验测量值进行比较。研究结果表明通过测量随方位变化的后向漫散射光的偏振差分信号,能够获得类上皮组织模型表层的形态结构信息。

从上皮组织的结构特点出发,基于米氏(Mie)散射理论,建立了双层散射介质的单次后向散射光谱的理论模型,该模型通过偏振门屏蔽来自下层的噪声背景,只保留来自上层的单次散射光。计算分析了粒子的形态学参量如平均尺寸及其分布、相对折射率变化时,单次散射光谱的特征。并用傅里叶波形分析法研究了这些参量对单次后向散射光谱曲线形状及其谐波幅值的影响。结果表明,这些只经历了表层粒子单次散射的光谱信号对表层粒子的平均尺寸及其分布、相对折射率具有灵敏性。对光谱曲线波纹结构的幅值、频率,散射强度,光谱谐波的幅值有直接的影响。研究结果对早期癌症的散射光谱特征识别及其特征提取有重要的实用价值。