为了使三维光存储技术的应用水平得到提高, 以DVD伺服技术、双光子吸收技术为基础组建了一套信息存储系统。针对DVD光学读取头系统, 采用RBF神经网络自适应PID控制器进行控制, 充分利用RBF神经网络的自学习和全局非线性逼近能力, 在线调整修正PID控制器的3个参数, 使其达到一种最优控制, 并通过MATLAB软件进行了计算机仿真。由仿真结果可以得出: 通过应用RBF神经网络自适应PID控制算法, 系统单位阶跃响应的调整时间为0.25 s, 并使系统的超调量降低到几乎为零。

搭建了一套基于DVD聚焦循道伺服技术和双光子吸收三维光存储技术的双光头三维光盘存储系统。针对DVD光学读取头传递函数,采用BP神经网络自适应PID控制算法,构建PID控制系统仿真模型,通过BP神经网络的超强自学习和非线性逼近能力在线调整PID控制器参数,并进行计算机Matlab仿真。仿真结果表明,BP神经网络自适应PID控制算法提升了系统的响应速度,减小了系统的超调量。

飞行器在大气层中超音速飞行时，被气动加热的光学整流罩产生强的红外辐射，降低了红外目标的跟踪识别能力。分析了共形光学系统整流罩热噪声的产生机理，利用红外黑体，对320 K~460 K的整流罩热噪声进行了测试。利用二元非线性回归分析法确定了二次曲面作为噪声修正模型，其曲面拟合的决定系数均值达到0.8683。在整流罩温度从460 K下降至320 K的过程中，对1 K温差的靶条成像，图像信噪比均值为7.2 dB。利用噪声修正模型对图像进行噪声修正后，图像信噪比均值提高至13.7 dB，使红外图像信噪比提高了6.5 dB。该结果为导引头目标识别跟踪系统的设计和光学系统的优化提供了部分依据。

飞秒激光三维光存储是实现高密度光存储的重要方法。为了提高飞秒激光三维光存储技术的实用化，基于DVD聚焦、循道伺服技术搭建了一套飞秒激光三维光盘存储系统。针对DVD光学头建立音圈电机电气模型，并通过典型二阶系统参数计算可获得详细的光头传递函数。针对DVD光学头传递函数，采用模糊PID算法，构建模糊PID控制系统的仿真模型，通过模糊控制规则在线对PID参数进行整定，并进行计算机Matlab仿真。仿真结果表明：模糊PID控制算法可使系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态误差等达到系统性能指标的要求。

针对气动热环境下高温头罩对红外成像系统造成的热辐射噪声干扰问题, 提出了一种基于热成像原理的图像热噪声去除算法。首先, 利用有限取样光线代表连续光线, 在头罩内对取样光线进行反向追迹, 分析得到头罩温度和传感器热辐射噪声成像灰度之间的关系; 其次, 利用 Vega软件仿真得到一定大气条件下点光源通过高温头罩的红外图像; 最后, 根据前面得到的头罩温度和热噪声成像灰度之间的关系, 计算得到高温头罩的红外成像灰度分布, 将热辐射噪声视为加性噪声, 从目标的红外图像中减去该噪声得到去除热噪声后图像。实验结果表明, 该方法去除热辐射噪声效果明显, 图像质量得到了改善, 弥补了硬件制冷的不足, 为下一步的图像复原打下了很好的基础。

气动热环境下高速飞行器的光学头罩由于受气动热效应作用，其温度急剧升高，产生严重的气动热辐射效应。为评估气动热环境下高速飞行器光学头罩热辐射对探测系统性能的影响，采用有限光线代表连续辐射的方法，并引入热瞳概念建立了气动光学头罩热辐射传输计算模型并对气动光学头罩自身干扰辐射光线在光学系统内的传输进行了数值仿真，考察了光学头罩温度场为非均匀分布时其自身干扰辐射在探测器接收面的辐照度分布。研究结果表明：由头罩顶点求得的热瞳是光学头罩热辐射能的公共入口，它可将光线追迹的时间减小至追迹全部光线所需时间的十几分之一；根据探测器接受面干扰辐射随时间的变化趋势可知在飞行数秒后头罩干扰辐射将淹没目标信号，气动光学头罩热辐射效应不容忽视。

气动热环境下光学头罩由于受气动热效应作用，其形状和光学性质都将发生改变，从而影响头罩内的光传输。建立气动光学头罩有限元分析模型，根据热光效应和弹光效应理论，对头罩的折射率场进行数值计算，采用四阶龙格-库塔法编制光线追迹程序对气动光学头罩内红外辐射光线传输进行了数值仿真，得到了头罩光学系统出射波面波像差和调制传递函数。研究结果表明：气动热环境下热光效应对光学头罩光传输的影响远比弹光效应大，且气动光学头罩成像质量受到气动热效应的影响严重下降，为了提高高速飞行器的制导精度，不能忽视气动热对头罩光传输的影响。

伺服控制器是光存储控制系统的基础，通过比较光学读取头下一时刻的位置指令和光电探测器探测的当前位置信号，经伺服控制器处理后输出电压信号，可以驱动电机带动光学读取头运动。为规避传统的经典控制方法，基于滑模变结构控制理论，设计出一种新型的光存储伺服控制器。该控制器对受控对象进行物理建模，建立受控对象的状态空间方程，设计相应的滑模切换面函数、滑模趋近律，从而得到内外环滑模变结构控制律。仿真结果显示，对比基于传统相位校正理论的伺服控制方法，其控制器阶跃响应的超调量和调节时间均较小，在增加有限的资源开销情况下，该伺服控制器具有更好的响应速度和稳定性能。

根据晶体锥光效应提出一种光控制方法.在双轴晶体中光波沿光轴方向入射时，其传播方向随光偏振方向的不同而改变，通过控制磁光偏振调制器上磁场强度改变光的偏振方向，从而实现对激光束方向的控制.据此分析了双轴晶体锥光效应光盘寻迹的基本原理并设计出总体方案，数值模拟计算得到晶体入射光偏振角度与寻迹位移的关系，初步验证了此方案的合理性，该方案与传统机电跟踪寻迹方式相比具有结构轻巧，动态响应快等优点.同时，也为光开关、扫描等技术提供了一种新的思想和方法.

建立高速飞行器红外光学头罩在气动热环境下有限元分析模型，分析头罩在气动热环境下的物理特性和光学特性，对头罩在气动热环境下的温度场、应力场、应变场和位移场进行数值计算。计算结果表明头罩在气动热环境下温度场分布不均匀，因此头罩会产生热应力而发生形变。利用有限元分析结果，根据热光效应和弹光效应理论，对气动热环境下红外光学头罩的折射率场进行数值计算。以头罩外表面中心点折射率为例，在头罩工作时间内，通过计算得到头罩15s后由热光效应造成的折射率改变为0.011，而由弹光效应造成的x方向折射率改变为0.000107，即弹光效应造成的折射率改变量约为热光效应造成折射率改变量的0.97%，由此可知，在气动热环境下热光效应对头罩折射率的影响比较大，而弹光效应对头罩折射率的影响比较小。