利用泊松网格优化算法设计了激光束整形自由曲面透镜，通过4次迭代，目标面的网格分布就接近于最优分布。使用该最优的目标面网格，基于输入光束与输出光束之间的能量映射关系，计算自由曲面各采样点的法向矢量，基于泊松面形构建算法获得自由曲面矢高，从而构建自由曲面透镜。为了验证所提方法的可行性，针对正方形目标面和矩形目标面分别设计了自由曲面透镜，这两种透镜在目标面上的辐射照均匀度分别达到91%和93%。为了验证自由曲面的平滑性，使用一个6阶9项多项式进行拟合，拟合后的均方根误差达到1.394×10^-3，表明所设计的自由曲面具有很高的平滑度。使用拟合数据建立自由曲面透镜，其目标面辐照均匀度几乎保持不变。采用随机统计分析方法对自由曲面透镜装配公差进行分析，结果表明在给定的公差范围，大部分样本的辐照均匀度保持在88%左右。

介绍了GaN基pin雪崩探测器的制作过程和测试结果。制作的器件在71 V反向偏压下发生雪崩, 倍增因子达到5×104。我们发现, p层载流子浓度是影响器件性能的重要参数。结合电场强度分布的分析, 本文提出了一种估算p层载流子浓度的方法, 进一步计算得到刚好雪崩击穿时的最大电场值为2.6 MV/cm, 与以往GaN雪崩器件所报道的研究结果相似。最后, 霍尔测试和SIMS测量p层载流子浓度的结果与模型计算的估算值吻合。

针对低光度条件下长曝光图像与短曝光图像的融合问题, 提出了一种基于块匹配的图像融合方法, 将低光度图像对融合成为一张更好的图像.首先提出基于金字塔多尺度模型的双向鬼影检测算法, 该算法降低了噪声和欠曝对鬼影检测的影响, 用于准确检测低光度场景中图像对之间由于物体运动造成的不一致区域; 随后利用块匹配算法重建鬼影区域; 最后运用改善边缘特性的泊松融合算法提取两次曝光图像中的信息生成结果图像.实验结果表明, 该方法有效地保留了短曝光图像的边缘锐度, 并保持了长曝光图像的色彩、亮度和细节.

针对已有红外和可见光图像融合算法存在的复杂度高、实时性差、输入参量多和融合模型受先验知识影响等问题, 提出了红外和可见光图像泊松融合算法.算法采用绝对值最大规则融合源图像的梯度得到泊松融合图像的期望梯度, 将平均融合图像分解, 分别作为迭代的初始值和边界条件, 利用雅可比迭代求解泊松方程重建泊松融合图像.通过实验分别确定了最佳迭代次数以满足高质量和高实时性两种融合需求.与经典融合算法相比, 该算法在质量优先或速度优先的图像融合应用方面性能更优.

建立了半导体空间电势与界面氧化物正电荷之间联系的解析表达式.从一维情况下精确的泊松方程及其边界条件出发,对N(P)型硅半导体中的泊松方程作积累(耗尽)近似,根据德拜屏蔽效应对边界条件作截断近似,得到了氧化物正电荷影响下两种类型半导体内电势的近似解析解.另外,还进行了精确数值计算,并将它与近似解析解的结果进行比较,结果表明,当氧化物正电荷增加到使P型半导体发生强反型后,近似解不再成立.根据强反型的条件,给出了P型半导体中近似解的适用范围.

建立了矩形激光晶体的热传导模型。通过充分考虑晶体侧面与冷却液之间的对流传热, 以及晶体端面与外界的热传导, 建立了更为合理的边界条件。利用有限元差分法求解泊松方程, 得到激光晶体内温度和温度场分布。研究结果表明, 在考虑晶体的侧面对流和端面导热的情况下, 得出了更符合实际的晶体温度场分布, 计算的热焦距与实验测量结果更为吻合。

对泊松方程有效地进行数值计算是PN结电荷分布与静电势之间关系分析的一个基本问题。介绍了一种利用 MATLAB和打靶法求解平面PN结一维泊松方程的简捷方法。该方法的计算结果与有限差分法吻合得很好，并具有编程简单、使用方便 的特点。

根据有限差分法原理，将求解范围用等间距网格划分为一系列离散节点后，二维泊松方程可以转化为用一个矩阵方程表示的关于各未知节点的多元线性方程组。利用MATLAB 提供的矩阵左除命令，即可得到各未知节点的函数近似值。该方法概念简单，使用方便，不需要花费较多精力编程即可以求解大型线性方程组。

为了使垂直腔面发射激光器(VCSEL)实现大功率、高效率的激光输出,对p型分布布喇格反射镜(DBR)形成的同型异质结在界面处存在大势垒导致的高串联电阻和严重发热现象进行了研究。为降低串联电阻,实现VCSEL在室温下的大功率连续发射,分析了p型DBR异质结的势垒结构,对突变异质结的串联电阻进行了计算分析,提出降低势垒高度以及增加扩散浓度是减小串联电阻的主要途径,而漏斗状的掺杂能有效降低体电阻;通过对梯度渐变异质结的分析得出缓变结能有效降低势垒高度;而用Matlab对能带图的数值分析表明,Al0.1Ga0.9As/AlAs接触层中Al组分采取双曲线形式的渐变也能有效降低势垒高度,即降低串联电阻;此外,对于渐变区缓变结的比较表明,采用20~25 nm的渐变区宽度即可以得到比较低的势垒高度,同时也不会对DBR的反射率有太大的影响,是较合适的选择。

研究了激光二极管(LD)端面高功率偏心抽运矩形截面激光晶体引起的热效应，提出偏心抽运矩形截面偏心度(ERS)的定义。通过求解周边恒温冷却Nd:GdYVO4激光晶体泊松热传导方程，得出了偏心度对晶体内部温度场的影响，以及温度梯度场的分布。研究表明：与中心抽运相比，偏心抽运时，激光晶体端面的最高温度有所降低，但温度梯度最高值升高，热畸变严重。