为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。 此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。

理论分析了螺旋贝塞尔光束的产生机理。根据高斯-谢尔模型的交叉谱密度公式及交叉谱密度传播理论,推导得出了部分相干螺旋贝塞尔光束的表达式。研究了部分相干螺旋贝塞尔光束的传输特性,同时分析了相干度对其传输特性的影响。结果表明,随着传输距离的增加,光束截面光强分布对比度逐渐下降,光场分布由贝塞尔型分布逐渐向高斯型分布转变,但是光束仍具备螺旋自加速特性;高阶光束出现了暗核消退现象,并且暗核消退距离随阶数的增加而增加。随着相干长度的下降,贝塞尔光场分布区间逐渐减小,光束的无衍射距离缩短。同时,探讨了光场调控对光束的影响,其中包括了全息片的参数设定以及光场相干度的调节。

为了使远场相干光斑分布及干涉图样的条纹间距和条纹对比度满足激光主动相干探测的要求, 对基于马赫-曾德尔干涉原理的相干光发射装置发出的相干高斯光束在远场的扫描相干光场分布特性进行了分析, 推导了高斯光束远场扫描相干光场的解析光强分布公式, 得到了高斯光束远场扫描干涉图样。利用物理光学相关原理推导了远场的相干光光程差、干涉图样的条纹间距以及条纹对比度的表达式。数值仿真分析了马赫-曾德尔干涉光发射装置的分束镜旋转角度、探测距离和扫描角速度对远场相干光强分布特性的影响, 得到了这几个物理量之间的定量关系。结果表明, 远场扫描相干光强分布主要受到分束镜旋转角度、探测距离和发射装置扫描角速度等参量影响; 干涉光发射装置的分束镜旋转角度同时影响远场接收屏上干涉图样的条纹间距及条纹对比度。该研究结果对实际探测中如何选取分束镜的旋转角、使其在满足条纹间距目标尺寸要求的前提下, 适当调节旋转角度, 获得尽可能大的条纹对比度是有帮助的。

利用缓变包络近似，给出了一组傍轴波动方程的解析解,该解可以表示一组新型超短脉冲光束，即超短双曲余弦高斯脉冲光束。对超短双曲余弦高斯脉冲光束在自由空间的传输性质进行了详细的研究，给出了传输时的轴向光强、横向光强分布、极性反转、脉冲时间延迟、功率谱等。结果表明，超短双曲余弦高斯脉冲光束的轴上光强随着传输距离的增加而平滑地减小。双曲余弦函数的参数对脉冲光束的空间强度分布及脉冲宽度都有影响。给出了超短双曲余弦高斯脉冲光束功率谱的解析表达式，研究表明随着双曲余弦函数参数的变大，功率谱会分裂成几个峰，远离光束中心的边缘会出现红移现象。

基于传输矩阵法, 数值研究了掺杂对一维光子晶体带隙特征的影响。研究表明：掺杂时, 禁带中心会出现一导带, 导带深度会随着掺杂位置、杂质折射率的变化而发生变化。当晶体结构给定时, 总存在一个掺杂位置, 使其禁带中心的导带深度达到最深; 而对于给定的掺杂位置, 当杂质折射率为某特定值时, 禁带中心同样也会出现一个深度最深的导带, 这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。

为了设计适用于可见光波段的云母λ/2消色差复合波片，根据三元复合波片理论，利用模拟退火算法，设计出了消色差λ/2复合波片。理论结果表明,在400～700 nm范围，复合波片的相位延迟偏差在2%以内。根据光相位延迟量的归一化偏振调制测量法，选用4个激光光源对该复合波片进行测试。实验结果表明,在可见光范围，以平均等效快轴为基准，器件的相位延迟偏差在4.8%以内；分别以测试波长对应的等效快轴为基准，其相位延迟偏差在2.9%以内。用模拟退火算法设计的云母λ/2消色差复合波片在可见光范围内实现了较好的消色差效果，具有一定的实用价值。

运用广义惠更斯菲涅耳原理,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的远场传输规律。研究表明,部分相干涡旋光束的光谱相干度及光强分布与光束的拓扑电荷数、空间相对相干长度及湍流介质的折射率结构常数等因素有关。在湍流介质中,光谱相干度存在相位奇点,并且随着空间相对相干长度的增大,相干涡旋逐渐演化为强度涡旋,而湍流介质的强弱对部分相干涡旋光束的影响则相反,随着湍流介质的折射率常数的增大,强度涡旋逐渐演化为相干涡旋。

为了求解基于微机械薄膜变形镜自适应光学系统的最优模式控制电压，以使系统的入射畸变波前像差降到最小，采用了一种基于改进的奇异值分解闭环实时模式复原算法，可通过调整控制参量g₁，g_θ和W来优化波前复原的复原精度和收敛速度；采用一人眼出射畸变波前像差作为自适应光学系统的原始波前，与现有的几种实时模式复原算法相对比，其在收敛速度和复原精度上都有所改善。结果表明，基于改进的奇异值分解闭环实时模式复原算法，在一定程度上解决了微机械薄膜变形镜由于薄膜面型宽交连值、驱动电极单调但非线性的控制电压求解问题，算法可调整空间大、适用范围也较广。

分析了薄壁圆柱壳体压差式光纤矢量水听器的基本原理。用光纤迈克耳孙干涉法测量水声压差信号,用琼斯矩阵理论分析了干涉系统的偏振衰落原因并用法拉第镜实现偏振补偿。分析了压差判向的声学原理,仿真了余弦指向性曲线。用轴对称问题的准静态弹性力学原理分析了水听器背衬结构模型,得出声压差相移灵敏度的解析式。实验设计并实现了薄壁圆柱壳体压差式光纤矢量水听器样机,其测量的声压相移灵敏度与理论计算结果基本吻合,其指向性测量与计算机仿真分析基本一致。在低频段灵敏度上取得了突破,为低频水声环境应用压差式矢量水听器提供了依据,为小尺寸高灵敏度光纤矢量水听器的研制提供了参考。

提供了一种可将离面位移与面内位移分离的三维位移场测量方法.在双光束电子散斑干涉中增加参考光,使这一路参考光为两光束所共用.两束光各自独立地对变形物体进行测量,结合相移技术,可分别得到包含离面和面内位移信息的二幅位相图.只需简单的位相运算就能够将面内位移场与离面位移场分离.在竖直方向上,采用两光束对称照明被测物,直接测量面内位移竖直方向分量.本文将该技术应用到柴油机油泵测量上,得到了油泵的三维位移场.该技术为三维位移场的测量提供了一种新的有效途径,也为柴油机零部件的强度和刚度分析评价提供了新的方法.