激光告警技术是光电对抗的重要组成部分，能够识别具有威胁性的激光信号并发出告警，有效提高了飞行器、舰船、卫星等重要平台的生存能力，在相关领域发挥着重要作用。按探测原理的不同，激光告警技术可以分为相干识别型、光谱识别型、光栅衍射型和成像型4类。梳理了国内外激光告警技术及装备的研究进展，对不同激光告警技术性能进行对比，并对激光告警技术的发展趋势进行总结。

透射式玻璃光栅可简化光学系统结构，降低调制难度和成本，在紧凑型微小型分光仪和光谱系统中应用广泛。因玻璃材料脆、硬等特点，传统加工技术已无法满足现代工业日益增长的需求。采用波长为1040 nm、重复频率为100 kHz、脉冲宽度为388 fs的飞秒激光刻蚀透射式石英玻璃光栅，重点研究了激光功率P、扫描速度v、重复扫描层数N对石英玻璃光栅刻痕宽度和深度的影响。此外，使用氦氖激光器（波长为632.8 nm）对已刻蚀石英玻璃光栅样品进行衍射效率测试，利用CCD记录光栅衍射图样，通过灰度重心法得到其衍射效率。在实验中，当激光功率为442 mW，扫描速度为380 mm/s，重复扫描层数为10时，刻蚀的光栅刻痕宽度d约为5.67 μm，光栅周期D约为8.17 μm，测得该石英玻璃光栅的0级、-1级和+1级衍射效率分别为24.98%、31.80%和31.04%。

高光谱分辨率光栅光谱仪是探测太阳大气活动的重要仪器。由于光栅衍射效率受光栅入射角的影响, 从而直接影响光栅光谱仪的能量利用率, 因此如何准确确定光栅入射角是光栅光谱仪光学设计面临的重要问题之一, 现有方法多依靠工程实践积累的经验。为此, 以多个特征谱线均能获得更高光栅衍射效率为优化指标, 以光栅入射角为研究对象, 提出了一种高光谱分辨率光栅光谱仪的优化设计方法, 并给出了针对云南天文台 1 m 新真空太阳望远镜 (NVST) 的多波段光栅光谱仪设计方案。

研究表面条纹微结构对激光诱导氧化膜着色机理的影响,具体分析不同工艺参数下激光诱导表面微结构的条纹宽度、条纹高度及条纹重叠度的变化特性。首先,通过改变离焦量、脉冲频率、扫描速度、条纹间隔、功率及打标次数等工艺参数来制备样本,观测并分析样本的条纹宽度受能量密度、光斑重叠度的影响,以估算条纹宽度。然后,通过条纹宽度和测量的表面粗糙度近似计算了条纹高度,理论与实际误差为-0.375 ~0.430 μm。同时,通过条纹宽度和条纹间隔计算了条纹间重叠度,并分析条纹高度、条纹间重叠度及表面粗糙度三者之间的关系。最后,通过表面粗糙度与条纹间隔计算类光栅闪耀角,发现类光栅闪耀角能更好地描述条纹凹凸程度。多次打标样本具有颜色饱和效应,并提出一种多层颜色打标模型。

航天高光谱载荷相比于传统的多光谱载荷, 在光谱分辨率上有着巨大的提升, 随着定量化遥感的发展, 天基探测不仅可以对地面目标的几何信息进行采集, 更可以利用高光谱数据实现大气、陆地资源、战场环境、海洋物质成份的探测, 随着航天高光谱技术的不断发展, 高时间分辨率的对全球气候、自然资源、水纹情形的光谱成像已成为可能。高光谱探测依据成像原理的不同, 主要可以分为干涉型光谱仪、衍射型光谱仪、滤光片型光谱仪。文中针对其中应用较为广泛的光栅衍射型光谱仪、时间傅里叶变换光谱仪、空间傅里叶变换光谱仪、声光调制滤光片(AOTF)光谱仪、液晶可调谐滤光片(LCTF)光谱仪、高光谱滤光片光谱仪进行了介绍, 并针对每种光谱仪的优势及存在的局限性进行了分析。

数字全息显微术是数字全息术和光学显微术相结合的定量相位成像技术。为克服高相干光源(激光)照明产生的散斑噪声和寄生条纹噪声,以及参物光路分离系统结构的不稳定性(易受外界震动干扰),实现了白光照明(卤素灯照明)的基于光栅衍射的共路离轴数字全息显微定量相位成像。首先基于理论分析和计算,得出系统可采用的光学元件参数和系统结构参数;然后建立了一套卤素灯照明的光栅衍射共路数字全息显微成像系统;最后对系统的成像准确度和时空噪声进行了测量。实验结果表明,该系统具有高准确度的成像性能,并具有非常高的时空敏感性(空间噪声为0.6 nm,时间噪声为0.04 nm)。

多层电介质反射式衍射光栅作为光谱合成系统的核心元件，在高功率激光辐照下的表面形变将导致其衍射特性改变，进而影响系统合成光束质量和衍射效率。搭建泰曼-格林干涉仪探测在高功率激光辐照下衍射光栅表面的干涉条纹，经图像处理及泽尼克多项式拟合实现光栅表面形貌的重建。采用高功率光纤激光辐照加热光栅，测量另一光束经过热畸变光栅后的光束质量和衍射效率演变。结果表明，在高功率激光辐照下光栅表面形变高度分布为高斯型，辐照功率密度3 kW/cm2时，干涉条纹对应区域内的光栅表面在垂直方向上隆起，最大高度为127 nm。表面形变引起衍射光束质量因子M2退化，这种退化主要来自衍射光远场发散角的增大。光栅衍射效率波动幅度小于1.8%。

现有光栅衍射型激光告警中, 正弦光栅存在±1级衍射效率较低, 闪耀光栅在闪耀波长附近0级和-1级衍射效率很低, 这两种光栅的缺点都降低了激光告警的可靠性。为此文中提出了一种改进型闪耀光栅。将两闪耀光栅反相对接, 并且中间留一定无光栅空间, 此改进可提高波长在闪耀波长附近0级和-1级的衍射效率,将有效克服传统闪耀光栅的漏报警现象。设计加工了闪耀波长为800 nm的改进型闪耀光栅, 理论分析了0级和±1级衍射效率; 采用波长为808 nm和850 nm的光, 对改进型闪耀光栅进行二维激光告警实验测试, 实验结果表明, 在波长为闪耀波长附近光入射时, 改进型较普通闪耀光栅的0级和-1级衍射强度有很大提高, 能够被CCD有效探测。该改进型闪耀光栅可有效提高二维激光告警系统的可靠性。

由于现有单激光告警系统只能实现来袭激光一维的方位和波长等信息，提出了一种单激光告警系统同时测得二维方位信息和波长信息的新方法，该方法的光学系统主要由遮光罩、光栅、透镜组和面阵CCD组成，通过对来袭激光经过光栅后的一级和零级衍射光斑位置的判决，得到来袭激光二维方位和波长信息。通过理论分析说明了该方法的原理，并推导得出二维方位角和波长的测量公式，根据要求推导确定了光学元件参数，并通过实验验证了其可行性。实验结果显示波长分辨率小于10 nm，角度分辨率小于1°，x方向视场角为30°，y方向视场角为15°。