研究余弦-高斯相关谢尔模型(CGSM))脉冲光束经准均匀介质散射的相干特性,得到远场处散射场时间相干度的解析表达式。讨论脉冲参数和介质特性对散射场时间相干度的影响。数值计算结果表明,余弦阶数对散射场时间相干度分布有着重要影响。对比研究高斯谢尔模型脉冲光束和CGSM脉冲光束的相干特性,详细分析两者间的异同点。

飞行器在大气层中高速飞行时, 气动加热, 光学窗口与外部气流相互作用形成了复杂的流场结构。其折射率分布无规则、不均匀, 很难准确得到光线的传播路径。为此, 提出三种四阶精度方法的光线追迹方案, 通过与螺旋光线解析解结果进行对比, 发现四阶Runge-Kutta方法光线追迹过程中最大相对误差为1.6×10-8, Richardson外推法为1.2×10-8, Adams线性多步法为1.2×10-11, 确定Adams线性多步法是可用于光线追迹的高精度、高速的方法。基于多项式拟合的任意点插值方法可以获得比距离反比法更高的折射率场插值精度。并将该方法运用在导弹的光学窗口附近流场引起的波前畸变的计算, 对计算结果进行了对比, 结果表明Adams线性多步法以Runge-Kutta方法起步, 但Admas方法没有忽略前一步的计算结果, 不会带来误差的累积, 所以结果更接近真实解, 而Richardson外推方法算出的光程差大小与其他两种方法明显不同。

基于一阶波恩近似, 研究了部分空间相干平面光经准均匀介质的散射特性, 得到了远场散射光谱强度和光谱相干度的解析表达式。讨论了入射光的空间相干性和介质特性对散射场光谱强度和光谱相干度的影响。比较了入射光是完全相干光和部分相干光时, 散射场光谱强度和相干度的区别。研究结果表明: 入射光的空间相干性对散射场光谱强度的分布有重要影响; 随着入射光空间相干长度的增大, 光谱宽度减小; 光谱相干度随着入射光束腰宽度或介质有效半径的增大而减小。当准均匀介质的有效半径和相干长度、入射光的空间相干长度满足一定条件时, 散射光是完全相干光。

THz波与介质之间的相互作用及其在介质中的传输特性是THz技术研究领域内的基础问题, 是THz辐射探测、成像及无损探测等系统设计的重要依据。针对介质中THz波传输问题, 从电磁传输理论出发, 同时结合国内外相关文献中的实验结果报道, 利用系统分析的思想, 分别构建了THz波在均匀介质和理想缺陷介质中的传输模型, 并给出了相应的系统传输函数, 最后结合仿真实验, 对上述传输模型的有效性与合理性进行了验证和分析。仿真结果符合基本的物理规律, 且与实际观测现象具有较好的一致性, 因此所做工作及结论, 对于深化THz波与介质相互作用及传输机理的认识均具有一定的借鉴意义。

基于一阶玻恩近似和光波的傍轴传播条件，解析推演获得杨氏双孔干涉光波通过准均匀介质散射的光谱强度表示式。利用散射势强度的傅里叶变换项为空间快变函数这一重要性质，进一步将散射光谱强度近似展开为仅包含散射势相关系数的傅里叶变换项叠加的形式。此外，还得到一组使得散射光谱强度保持恒定的介质散射势标度定律。该定律表明，当散射势相关系数的傅里叶变换项可分解为频谱分量与空间函数乘积的形式，且分解的频谱量与频率二次方的倒数成正比时，散射光谱将保持恒定，并与入射杨氏双孔的平面波光谱分布完全相同。以上研究开拓了干涉光波经介质散射的理论模型，为鬼成像探测、光学相干层析等工作提供了重要的理论依据。

基于一阶玻恩近似条件，分别得到了标量和电磁平面波经过准均匀(QH)介质散射的二阶强度相关场对比度解析式。解析结果显示，对于标量平面波入射的情况，其对应的强度相关场对比度与散射势强度及比率D/R(D为光纤探头的口径，R为散射体至光纤探头的距离)有关。而对于电磁平面波入射情况，其对应的对比度与散射势强度、入射光偏振度及比率D/R均有关。此外，针对上述两种入射条件下的对比度数值受到各类参量的影响变化关系分别进行了数值仿真研究。仿真结果进一步表明，通过获取强度相关场的对比度数值并利用逆散射问题的求解，可以达到对准均匀介质散射势强度参量的反演和测量。理论结果对赝热光应用于光学相干层析术和鬼像实验中未知散射介质的测量有一定的潜在应用价值。

飞行的钝锥体外流场在密度分布上具有强烈非均匀性，这将导致其传输的细光束在远场靶面上产生偏移，从而影响其光学探测系统的作用精度。探讨并给出了任意折射率分布介质中的光线追迹方法。利用该方法对钝锥体外流场中的细光束路径进行了计算。计算结果表明：在所选位置上，锥体外流场对光线的出射角有明显的影响，但不是特别剧烈；当钝锥体表面加冷却源后，流场密度梯度变化加大，光束出射角的脱靶量明显加大。校正外流场为分析钝锥体上光学系统引入的目标脱靶量提供参考依据。

为了解决非均匀介质中的光传输问题，利用光学相位共轭波的时间反演特性，实现了对克斯林衍射积分公式的改进。并通过改进后的计算方法对均匀及非均匀介质中的光传输进行了数值模拟。模拟结果表明，该方法能够实现计算非均匀介质中的衍射场的近场分布的计算。这一结果对高功率激光系统中的传输模拟和参量优化等问题是有帮助的。

从静电场边值问题的积分解出发,推导出用边界元法求解分区均匀介质填充传输线问题的矩阵表达式,给出传输线电容参数的计算公式,介绍用边界元法求解分区均匀介质填充传输线问题的基本原理和求解过程.对两类传输线的计算结果表明:用边界元法求解分区均匀介质填充传输线问题,不仅具有较高的计算精度,而且可以很方便地应用于各类复杂截面分区均匀介质填充传输线问题的工程设计与计算,边界元法是求解分区均匀介质填充传输线问题的一种有效方法.