作为重要的透明微晶玻璃体系，含镁锌的铝硅酸盐玻璃展现了优异的力学、光学特性。大量研究关注该体系的核化和晶体生长过程，但锌镁替换对铝硅酸盐玻璃玻璃转变和晶化行为影响的物理机理尚不明晰。本研究以xZnO·(11-x)MgO·22Al2O3·67SiO2(x%=0%,2.2%,5.5%,8.8%,11.0%，摩尔分数)玻璃为研究对象，探究锌镁替换对铝硅酸盐玻璃的玻璃转变和晶化行为的调控规律。结果表明：随着锌逐步替换镁，玻璃转变温度慢慢下降，这是由于Zn2+较弱的场强和多一个电子层的屏蔽作用，玻璃网络骨架整体键合强度降低；析出晶相从单一的莫来石相转变为莫来石与锌铝尖晶石的混合相，这是由于Zn2+具有促进铝硅酸玻璃分相的作用；析晶温度降低，这主要是由于析晶温度附近黏温曲线变得更陡峭和析晶活化能降低。

当前较多红外图像增强方法利用图像灰度特征增强图像, 这类方法忽略了图像灰度分布的不均匀性, 导致增强结果存在细节丢失和对比度不理想等问题, 为了克服上述问题, 提出了一种自适应直方图均衡化耦合拉普拉斯变换的红外图像增强算法。将输入图像进行均匀分割后, 借助洛伦兹曲线的基尼系数, 求取了图像灰度分布的不均匀性程度, 从而构造了自适应的上、下限阈值, 用于对图像进行自适应直方图均衡化, 以实现对图像进行对比度增强; 引入平滑滤波方法, 去除图像中的噪声。并在传统拉普拉斯变换的基础上, 融入图像像素值的对角二阶导数信息, 形成8邻域拉普拉斯变换, 以完成图像边缘等细节内容的锐化处理, 以增强图像清晰度; 利用本算法对不同红外图像进行了增强实验, 结果显示, 本算法具有更好的增强质量, 其输出图像拥有更高的对比度和清晰度, 呈现出更好的视觉效果。

为了满足具有飞行时间技术特点的正电子发射断层扫描仪(TOF-PET)对光输出高、衰减时间短以及上升时间快的Ce∶LYSO闪烁晶体的需要, 本文采用中频感应提拉法生长100 mm×100 mm级Ca∶Ce∶LYSO闪烁晶体。晶体整体无色透明、无包裹体。经过紫外可见分光光度计测试, 晶体透过率接近理论值, 质量较好。将晶体切割研磨抛光后, 分别进行脉冲高度谱、衰减时间能谱等测试。在137Cs放射源激发下, Ca∶Ce∶LYSO晶体的光输出达到33 962 ph/MeV, 能量分辨率为8.6%, 衰减时间达到36.70 ns, 均优于Ce∶LYSO晶体。通过对晶体轴向及尾部径向取样, 相对光输出和能量分辨率不均匀性分别为±2.4%、±9.4%及±1.18%、±6.8%, 证明晶体具有较好的均匀性。

经典短波通膜堆（0.5LH0.5L）ⁿ会由于薄膜的折射率不均匀性而产生半波孔现象。在进行膜系结构设计时，通常将薄膜假定为均匀折射率材料，当薄膜的光学厚度为1/2中心波长时，薄膜可被视为虚设层。而在实际制备时，薄膜的折射率通常存在一定的不均匀性，薄膜的光学厚度与设计值不符，从而产生半波孔。对薄膜的基本周期结构进行了优化，优化后的膜系结构在半波处的光学导纳不再受折射率不均匀性的影响。在此基础上，设计并制备了倍频分离薄膜，有效消除了半波孔现象，理论和实验光谱曲线具有很好的一致性。

在TFT-LCD产品中, 液晶扩散不均是一种常见的不良缺陷。此种缺陷形状不规则, 现象为液晶屏中存在形状不规则小气泡。它的主要原因是由于液晶未完全扩散导致的。为了改善这种缺陷, 本文通过流体Washburn模型模拟液晶扩散过程, 发现液晶流动时间和液晶初始位置是关键因素, 并利用上述两个关键因素设计实验。实验结果表明, 将液晶滴注形状由2×5型变更为“工”字型, 有效地解决了扩散不均的问题。同时将对盒设备进行实验, 发现抽真空时间增加至50 s更有利于此问题的解决。另外, 对加热设备进行实验, 发现加热实验延长至100 min, 同样有利于解决不良。所以, 改变液晶滴下的初始位置、增加抽真空时间、增加加热固化时间等方式可有效改善液晶扩散不均现象。

针对铌酸锂(LN)电光调Q开关性能一致性差、退压式调Q时无法完全关断光路的问题进行了系统研究。在闪光灯泵浦Nd∶YAG激光系统中, 对多块LN电光调Q开关的退压式电光调Q性能进行了对比测试, 并从电光调Q理论出发, 分析了光路无法关断的可能原因。在此基础上, 利用X射线定向仪、锥光干涉法对各晶体的轴向偏差、光学均匀性进行了表征, 首次发现了LN晶体的电光不均匀性, 即感应主轴偏离理论上的45°方向、通光截面各处感应双折射不一致。通过对比实验, 证实了电光不均匀性是造成光路无法关断、不同开关性能差异较大的主要原因。

针对现有LED太阳模拟器同时解决准直性、辐照度均匀性、光谱匹配性三大技术指标的难度较高的问题, 基于光电一体化二次光学设计, 提出一种简便、高效且可实现大功率的LED太阳模拟器光学系统设计方法。采用小角度准直透镜和抛物面镜来整合光源, 通过混光棒和微结构进行匀光, 最后利用抛物面镜实现光线的准直输出, 基于同轴准直的设计思想完成LED太阳模拟器的设计。利用光学软件LightTools对LED太阳模拟器光学系统进行模拟仿真与分析优化, 实验结果表明: 在直径为260 mm的有效辐照面上辐照不均匀度为2.5%、准直角为1.5°。

为了实现对亮度不均匀和含有复杂背景自然图像的快速准确分割, 本文提出一种结合Retinex校正和显著性分析的主动轮廓分割模型。通过引入Retinex校正, 获取图像中物体本身的反射分量, 可以抑制由非均匀光照带来的亮度不均影响; 另一方面, 经过Retinex校正后的图像更加客观地反映图像的本质, 确保了后续显著性信息提取的精确性, 使其更具实际指导意义。将显著性信息引入到主动轮廓模型之中, 有助于对含有复杂背景的图像进行有效分割。结合Retinex校正和显著性信息, 得到新的主动轮廓模型能量方程, 运用水平集方法指导曲线演化, 达到图像分割的目的。通过实验分析, 本文提出的主动轮廓模型可以实现快速、有效及鲁棒的图像分割。在MSRA数据库上平均处理速度为4.277秒/幅, F均值达到0.735。