测量速度和测量精度是相位式激光测距系统的两个重要指标。针对高速高精度测距需求，研究了基于矢量内积(Vector Inner Product, VIP)法的高速数字鉴相方法，从鉴相计算的点数、鉴相计算速度和鉴相精度等方面对VIP法的鉴相性能进行了仿真分析和实验测试，并与传统的数字频域鉴相法(Discrete Fourier Transform, DFT)进行了性能对比。仿真和实验结果表明，VIP法具有更高的鉴相速度和鉴相精度，当信号调制频率为50 MHz时，基于高速采样板卡实测得到的鉴相精度优于0.1°，测距精度0.2 mm以内，相同计算点数VIP法的鉴相处理速度是DFT法的3倍。研究结果表明，VIP法具有鉴相精度高、鉴相速度快的优点，适用于高速高精度激光测距系统。

光学综合孔径成像技术的关键是解决共相位问题，子孔径之间的相位失调会严重影响成像质量，工程上一般要求调相精度达到光波段λ/10。本文采用压电陶瓷制备一种液体调相器，利用干涉法和数字图像处理技术实现对调相器相位的高精度检测。通过向压电陶瓷腔注入液体来制备调相器，利用干涉仪获得压电陶瓷液体调相器在不同电压下的干涉条纹并使用CCD记录，最后对这些干涉条纹图像进行数字图像处理，得到单个像素的条纹骨架，采用条纹标记法跟踪不同电压下骨架条纹的移动情况，并计算骨架条纹的像素移动量。实验结果表明，在0~30 V的电压下，压电陶瓷液体调相器的调相范围为0~3.325π，调节精度可以达到λ/40，并且在电压区间内调相的线性度良好，满足光学综合孔径中单个子镜的相位调制精度要求。

将泵浦—探测技术的时间分辨能力引入到光学涡旋日冕仪成像系统中，从而在实现微弱相位型物体无背景成像的同时对其做时间分辨诊断。将该技术应用于飞秒激光激发的空气等离子体的诊断。实验结果表明，利用该技术可以清晰地观察到空气等离子体的生成过程，且实验结果与数值模拟结果符合较好。另外，还观测到空气等离子体的两个衰减过程，并对其进行了双指数拟合分析。其中，具有较快时间尺度（~65 ps）的过程主要由电子与正离子复合导致，具有较慢时间尺度（~810 ps）的衰减过程主要由自由电子在氧气分子上的附着所致。

光寻址电位传感器的幅度检测方法易受噪声干扰，灵敏度差，信噪比和精度低，且受调制光源的影响较大，影响检测结果的准确性.为此提出了一种基于正交相位检波的光寻址电位传感器检测方法.该方法是将光寻址电位传感器的输出光电流信号分别与两路正交信号相乘，通过低通滤波提取直流分量并相除，即可得到光寻址电位传感器的输出信号相位信息.与已有的光寻址电位传感器相位检测方法相比，该方法具有算法复杂度低、实时性高的优点.实验研究了调制光源光强对光寻址电位传感器幅度检测和相位检测的影响，对比分析了光寻址电位传感器的传统幅度检测方法与正交相位检波检测方法对pH检测的灵敏度、线性度及信噪比.结果表明，相比于幅度检测方法，调制光源光强对光寻址电位传感器的相位检测影响更小，在频率为10 kHz，pH的范围为1.68~10.01的情况下，相位检测方法比幅度检测方法测得的灵敏度增加了7 mV/pH，精度提高了14.9 mpH，非线性误差减小了0.003%，均方差减少了0.105 1×10^-5，信噪比增加了8.282 7 dB.该方法特别适用于弱光下的光寻址电位传感器检测.