为了实现高纯度脉冲柱矢量光的输出，提出并搭建基于对称双模耦合器的波长可切换的被动锁模柱矢量全光纤激光器。根据光纤传输原理得到基模向高阶模转换的折射率匹配直径，运用模式耦合模理论及光束传播法模拟分析了对称双模耦合器的结构参数对模式选择及耦合特性的影响，采用熔融拉锥法并免去传统的模式选择耦合器制作上的预拉锥工艺制作了对称双模耦合器，通过搭建一套被动锁模柱矢量全光纤激光器实现了中心波长1 039 nm和1 068 nm可切换、脉冲时间间隔为113.8 ns、重频为8.78 MHz、脉宽660 ps/656 ps、最大输出平均功率为5.25 mW/5.2 mW、模式纯度大于97%的柱矢量光输出。实验验证了对称双模耦合器的可行性，为后续高纯度柱矢量光的获得提供一种可行的方案。

碲镉汞线性雪崩焦平面探测器具有高增益、高带宽及低过剩噪声等特点，在航空航天、天文观测、**装备及地质勘探等领域展现了巨大的应用潜力。目前，国内已经开展了碲镉汞线性雪崩焦平面器件的研制工作，但缺乏评价其性能的方法及标准，同时对其的应用仍然处于探索阶段。首先分析了表征线性雪崩焦平面器件性能的关键参数，同时基于碲镉汞线性雪崩焦平面器件的特点，探讨了雪崩焦平面器件在主/被动红外成像、快速红外成像等领域的应用，最后对碲镉汞雪崩焦平面器件的未来发展进行了展望。

为了实现激光/红外双模导引头成像系统的小型化，简化光学系统结构，设计了四次反射的双模共光路环形孔径超薄成像系统，研究了该系统的分光路设计原理，给出了遮拦比与视场角的关系，实现了仅有单一光学元件的长波红外7.7~9.5 μm和激光1.064 μm双模导引头成像系统。双模环形孔径系统在长波红外波段的焦距为70 mm、等效F数为1.3、全视场为8°、空间频率为41.7 lp/mm时各视场MTF值均大于0.136。双模环形孔径系统在激光波长的焦距为53.8 mm、等效F数为1、全视场为10°、全视场范围内的光斑分布均匀。在环境温度范围为−40~80 ℃时，长波红外波段各视场MTF值均大于0.13，激光波长的弥散斑形状和能量分布基本不变，实现了光学被动无热化。通过公差分析可知双模环形孔径系统具备可加工性。

针对双模扰动下的烧蚀瑞利-泰勒不稳定性增长问题，采用高精度的数值计算方法，研究了不同预热程度下模耦合产生的多个高次谐波幅值的发展和演化问题。研究表明，三种预热烧蚀条件下，当扰动基模满足长波与短波耦合方式时，谐波中的长波模态占主导，而短波模发展明显受到抑制；当满足短波与短波耦合时，耦合结果带来了许多新的增长较快的长波模态，此时短波模增长呈现小幅震荡形式。比较两种耦合方式可以发现，长波结构在烧蚀瑞利-泰勒不稳定性弱非线性阶段都占主导地位，尤其是短波与短波耦合中气泡与尖钉表现出不同于两个基模的长波模结构。进一步分析预热效应对模耦合增长的影响，发现预热程度越强就越能削弱耦合谐波的增长，这说明预热对烧蚀瑞利-泰勒不稳定性具有致稳作用，这对惯性约束聚变工程中控制烧蚀瑞利-泰勒不稳定性发展具有重要意义。