设计了一款采用波前编码技术的虹膜采集光学系统，以实现大景深、自然非约束状态下的成像.以传统的光学系统评价指标斯特利尔比和能量集中度作为波前编码系统的成像特征，利用ZEMAX软件对波前编码系统进行设计，权衡了离焦不敏感性和图像可恢复性.比较了带有立方相位编码板和带有修正项的立方相位编码板的虹膜采集系统以及传统系统的焦深延拓效果.发现采用立方相位编码板的虹膜采集光学系统的焦深延拓效果最佳，其焦深是传统系统的8倍.该系统增大了虹膜采集的距离，对于自然状态虹膜成像系统设计有一定的参考价值.

设计了基于波前相位编码板的轻薄手机镜头, 原始成像系统的焦深大小是0.017 mm, 使用立方相位编码板, 采用基于斯特列尔比的相位板优化方法, 保持了在不同离焦位置成像系统MTF的稳定性, 最终成像系统设计焦深达到0.136 mm, 焦深扩展了8倍, 经过Zemax软件仿真, 验证了景深延拓的效果。设计结果表明, 使用相位编码板即可增大定焦距手机系统的景深, 使得系统结构紧凑, 又克服了视场效应。

利用膜层传输矩阵理论研究折射率调制对布拉格光纤光栅传输特性影响.根据传输矩阵理论计算光栅折射率的调制幅度、光栅长度、调制方法等对布拉格光纤光栅的反射率、反射峰波长和半幅宽度的影响.结果表明：膜层传输矩阵理论与传统传输矩阵法、耦合模理论对布拉格光纤光栅特性分析结论一致;采用高调制长度、低调制幅度可以获得良好的布拉格光纤光栅反射峰,而反射主峰位置改变需用调整调制周期.实验和理论对比分析了主峰在1 550 nm波长的布拉格光纤光栅反射峰情况,验证了该方法的可行性.与传统方法相比,膜层传输矩阵法计算公式简单、运行速度快,可应用于布拉格光纤光栅辅助设计.

为了在强电磁干扰、高温、高压等恶劣环境下实现压力的测量,进一步提高传感器的小型化并降低其制作成本,提出并设计了一种基于白光干涉解调的光纤法布里-珀罗压力传感器,实现了传感器的压力测量.基于微机电系统技术,采用光刻、阳极键合以及化学腐蚀的方法制作了以硅和玻璃构成的法布里-珀罗腔体,使用二氧化碳激光器对法布里-珀罗腔体与光纤进行焊接.基于白光干涉解调技术,利用斐索干涉仪与法布里-珀罗腔体的互相关关系对传感器进行了解调,并做了压力实验.实验结果表明：传感器在120~300 kPa范围内具有较高的腔长变化灵敏度和线性度,分别为9.012 7 nm/kPa和99.9%;传感器分辨率为0.1 nm,重复性为0.1%.研究成果对低成本、高一致性光纤F-P传感器的批量制作具有一定的参考价值.

设计了一种用于塑料光纤通信的650 nm单片集成光接收芯片, 包括光电探测器、跨阻前置放大器、单双端转换、差分放大器、输出缓冲器及失调电压补偿电路.基于合理假设与近似, 从稳态连续方程和边界条件出发, 分析了探测器的光谱响应；采用拉普拉斯变换方法, 分析其频率响应.采用0.5 μm BCD工艺流片, 光接收芯片版图面积832×948 μm2进行测试, 结果表明5V反向偏压下, 探测器在650 nm的响应度为0.26 A/W；光接收芯片在180 Mbps速率及误码率小于10-9情况下, 灵敏度为-14.6 dBm；在100 Mbps非归零伪随机二进制序列信号速率及误码率小于10-9情况下, 能得到清晰的眼图.

设计了一款简洁轻薄的手机镜头，使用4片非球面塑料材料和1片红外玻璃滤波片，塑料非球面材料分别是E48R，POLYCRA，折射率和阿贝数分别是1.53、58；1.59、29.9。用ZEMAX软件对镜头进行了优化设计，对优化后的结构进行了分析，设计全视场角和相对孔径分别为67°和1/2.8，系统总长为4 mm，焦距3.5 mm,后截距为0.5 mm，使用1/4 inch CMOS作为成像接收器件，全视场MTF值在295 lp/mm处接近0.2，畸变小于2%，可应用于超薄手机设计中。

介绍了一款用于监控的短焦距超广角镜头的设计，光学系统采用反远距光学结构，根据设计要求，采用等距离投影成像方式。用Zemax软件进行优化设计，合理地解决了边缘视场光照度和轴外视场像差的问题。对该结构特点进行分析评价并给出了各种像差曲线和调制传递函数(MTF)曲线。该镜头采用7组10片式结构，全视场角和相对孔径分别为175°和1/1.8，反远比为2.4。使用1/3 inch(1 inch=2.54 cm)CCD成像传感器，全视场MTF值在100 lp/mm处达到0.5，光学系统结构紧凑，像质优良。

基于法布里-帕罗腔的干涉原理，采用微机电系统技术加工制作了一种光纤微机电系统压力传感器.采用浓硼扩散自停止腐蚀和磁控溅射的方法，制备厚度为6 μm、机械灵敏度为0.502 μm/MPa的传感器敏感膜.基于强度解调技术，利用干涉腔的反射功率与压力的关系对压力进行解调.分析了腔长变化对反射率的影响，确定传感器线性工作点的波长，建立稳定的压力传感测试系统.测试结果表明，该传感器压强最小分辨率为62 Pa,灵敏度达到0.51 nW/KPa，具有良好的线性度、灵敏度和重复性，适用于人体内压力测量和口腔义齿压力测量.

提出了一种将Shape from Silhouette（SfS）技术应用在三坐标机上的新方法，即用摄像机获取图像，用三坐标机作移动平台，构建视觉测量系统，应用SfS技术对物体进行三维测量。该视觉测量系统扩展了坐标机功能，扩大了其应用范围。实验结果表明，该视觉测量系统具有SfS技术和坐标机两者的优点，重构物体三维模型的过程简单快捷，精度高于0.4mm，其结果可作为坐标机智能测量的基础，是一种非常实用的方法。

为了大幅度提高三维信息获取速度，提出了一种基于智能相机和激光三角法的高速三维信息获取与表面重建的系统，介绍了该系统的硬件架构和信号处理。实验结果表明，采用数字信号处理器和并行处理方式，该系统获取三维表面信息速度可达5600点／s以上。