空间太阳能电站(SSPS)方案之一是采用激光束实现天-地能量传输。研究激光能量传输的可行性，需要对激光束穿过大气层的过程进行分析。理论分析并数据模拟了激光在大气层中传输的过程，分析了大气在不同高度处对激光的作用，计算了不同高度处的激光光强和分布，同时分析了相应的大气温度和折射率的变化规律。研究发现，利用激光实现大气层垂直方向上的能量传输，需要控制激光的功率密度在一定范围，以减小能量的损失，同时避免对大气产生明显影响。在一定传输功率下，可以通过增加光束口径来减小激光的功率密度。

为了改进微机电系统中的传感器应用范围和特性参数, 采用微纳光纤制作了环形谐振腔结构, 设计的结构具有尺寸小、损耗低, 品质因素高等优点。理论上分析了微纳光纤的光传输模式特性, 通过电场的传数矩阵推导了谐振腔中的速度变化与光强变化间的关系, 得到了加速度作用下微环谐振腔的谐振波长、周长、有效折射率的变化值间的函数关系。仿真结果分析表明: 设计的微环波导电场波动明显, 耦合效率较好; 光谱强度和3 dB带宽变化较小, Q值达到104; 在质量块每增加10 g时, 输出光谱图约向右漂移3 nm; 加速度与谐振波长漂移量基本呈线性关系, 可以通过谐振波长的漂移量来实现对加速度的测量。研究结果能够为全光网络和微机电系统提供实现多种功能的光波导器件。

针对现有大气折射率剖面模型中干项简化模型较多、使用中难以取舍和湿项简化模型精度较低等问题，利用某台站实测探空数据，对现有几种大气折射率剖面模型的精度进行了分析。在此基础上，基于小波聚类和EOF（经验正交函数）分析方法，构建了一个能够考虑天气特征的大气折射率剖面改进模型，并利用实测数据对其精度进行了验证。结果表明：改进模型拟合精度较现有模型精度有明显改进。其中，干项模型能够充分考虑台站本地气候特征，精度更高；湿项模型将天气类型细分为四类，比现有模型精度最大提高了约6个折射率单位。同时，改进模型天气类型划分方法较容易被非气象专业人员理解，便于此模型推广应用。

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100~600 ℃的大气氛围中对其进行热处理(步进温度为100 ℃),并对热处理后样品的光学常数(折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度)、应力、晶向和表面形貌进行了研究。研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化。结果表明：热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度。本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义。

设计了一套基于DSP视频信号处理的浓度检测系统，用于实时动态监测溶液的二维浓度分布变化。利用马赫-曾德尔干涉仪检测溶液折射率变化，用CCD现场记录干涉条纹，最后用DSP实时处理干涉条纹视频图像以获取溶液浓度变化。介绍了系统的硬件框架以及视频信号处理算法。实验测试显示，该系统能对单一溶质溶液浓度变化进行实时定量检测; 在多溶质条件下，通过分析主要溶质浓度的变化，能定量估算主要溶质的浓度变化。以铁在浓度为0.5 mol/L的H2SO4溶液中、扫描速度为2 mV·s-1的动电位极化实验为例，测得阳极活化区的电位为-0.428 V时，电极/溶液界面处FeSO4的浓度峰值为(9.2±0.2)×10-3 mol/L。实验结果表明，该系统精度较高，稳定性好，能够对溶液浓度变化进行实时在线检测。

为了提高数字全息层析技术的动态特性，提出一种三视角实时采集数字层析全息图记录系统及层析全息图的处理方法。设计并实现了包含有三束物光波、一束参考光波的三视角离轴全息干涉光路系统，形成单幅层析全息图;根据单幅层析全息图的频谱分布特点，提出了全息图中各向干涉分量的提取方法，以折射率渐变型光纤为实验样本开展了实验分析，层析重建了光纤横截面的三维折射率。实验结果验证了这种方法的正确性和有效性，研究结果可应用于活体细胞形态的实时监测。

针对光电测量设备的大气折射误差实时修正以及红外激光传输研究等问题，利用2006年至2010年间在新疆戈壁地区获取的大气参数探空实验数据，计算得到了两个特定的波长，即1.32 μm和4 μm对应的大气折射率平均剖面分布，进而提出了一种实用的折射率剖面分布模式--三参数指数分布模式。利用非线性最小二乘法，分别拟合得到了波长为1.32 μm和4 μm时的红外波在各季节内折射率的三参数指数剖面分布模式。采用统计得到的折射率剖面分布模式实时修正了光电设备的仰角测量数据，通过和实测模型的事后修正结果比较发现，二者的差值小于5″，实现了对当地光学测量数据大气折射误差的实时、快速修正。

提出了一种新的半导体激光器增透膜——AlN膜，并用matlab软件模拟分析了不同腔面反射率对激光器输出功率的影响，得到激光器最大输出功率时前后腔面的反射率的最佳值。采用反应磁控溅射技术，利用高纯铝靶(99.999％)和N2+Ar的混合气体在K9玻璃基片上沉积了AlN薄膜。利用Filmetrics系统对薄膜进行光学性能测试，分析了不同工艺参数对薄膜沉积速率和折射率的影响。将最优条件下制得的AlN单层增透膜用于半导体激光器上，光学灾变损伤阈值和器件输出功率都得到了很大的提高。