偏振成像光谱技术可以获取目标景物的七维空间信息,其获取丰富数据信息的能力使它的应用越来越广泛。基于双Amici棱镜对多狭缝偏振成像光谱仪的光学系统进行设计,采用双Amici棱镜作为系统的分光元件提供宽视场平行光束色散,以满足多狭缝的需求;宽视场的多狭缝结构是基于常规狭缝式成像光谱仪结构进行优化的。本系统中宽视场的多狭缝光谱仪结构须做好与前置望远物镜的光瞳衔接。成像系统和偏振光谱仪系统均采用远心结构,以便与光瞳匹配,系统总长度为279 mm,系统光路共轴,结构紧凑;通过调制传递函数(MTF)和点列图对光学系统的像质进行评价。结果表明:全系统在各视场典型波长处的MTF均接近衍射极限,MTF在39 lp/mm处超过了0.75;各典型波长处的点列图均在艾里斑内,接近完美成像;3条狭缝对应3个不同的偏振态,可通过推扫获取目标景物的偏振信息、空间信息和光谱信息。

发射度是描述束流品质的重要物理量，根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上，提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 μm的多狭缝板对发射度为0.05 mm·mrad的激光尾场加速电子发射度进行测量，数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响，模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄，测量精度越高，反之，则越低。

提出了金属-介质-金属(MIM)结构三缝、四缝波导结构的增强型可见光分束器。利用表面等离子体效应及经典光学干涉原理，改变多缝波导结构中的填充介质、结构厚度、狭缝宽度及缝宽度等参数，可使波长不同的两束可见光通过多缝亚波长结构后实现分束效果。利用时域有限差分(FDTD)法进行数值模拟，发现多狭缝结构比双缝结构有更高的分束比。上述设计结构可以通过电子束刻蚀系统等实验设备加工，可应用于集成光学及光通信领域。

根据多狭缝自准直仪目标物形状特征及光电探测器成像特点，通过边缘检测算法确定经过高斯滤波处理的CCD图像的像元级边界.在此基础上应用局部牛顿插值法对CCD图像边缘位置附近进行亚像元细分，实现亚像元边缘检测；再结合最小二乘直线边缘拟合法进一步提高图像边缘检测准确度.经验证，该算法可达到0.13″的定位准确度.

研制了一种用于多狭缝条纹相机的条纹变像管快门脉冲产生器.以绝缘栅场效应管作为开关，采用截波法实现，克服了以雪崩晶体管为开关的储能电缆放电方法的缺点，具有体积小，脉宽连续可调，电源利用率高等优点.在10 pF负载下，获得矩形负脉冲，脉冲下降沿16 ns，上升沿20 ns,触发延时26 ns，脉冲输出幅度800 V，半高全宽最小100 ns.

介绍了多狭缝条纹管激光雷达的技术优势, 说明了多狭缝条纹管的成像原理。设计了采用多狭缝条纹管成像的实现方案, 具体分析了多狭缝条纹管、光纤变换器及光锥、激光器及发射和接收系统、CCD图像获取及处理系统等各个组成单元的性能。搭建了一套成像演示装置, 进行了原理实验, 通过对目标条纹像的分析, 表明该系统能够同时获得目标距离像和强度像, 验证了该方案的可行性并初步展示了该系统的基本性能。

设计了一套多狭缝(MS)条纹管成像系统\.在成像过程中,激光经扩束之后照射到目标上,目标的反射光经过接收系统聚焦在光纤图像变换器上,将面图像变换为线图像后,耦合到条纹管光电阴极上,在条纹管的偏转电压作用下,对不同距离目标回波信号进行不同程度的偏转,再经过图像的还原,获得不同目标的距离像。在图像的还原过程中,条纹管在荧光屏上的成像失真问题严重影响图像的恢复能否成功。对条纹管成像失真原因及其对图像还原的影响进行了分析,模拟了条纹像出现不同失真时对图像还原的影响,结果表明,条纹图像的拉伸达到5%左右或者局部倾斜达到0.5%时即可对目标图像的还原造成明显的影响。

设计了一种动态范围大、小型化条纹变相管,其时间分辨能力在2.6 ps左右,变相管的长度为196.532 mm,可以工作在单狭缝和多狭缝模式下,使得这种条纹变相管不但可以应用在激光核聚变、等粒子物理、激光技术、光生物、光化学等传统的超快诊断领域内,而且可以应用于海底探测以及空中预警等领域,可获得高速运动目标的三维空间+一维强度信息的探测.

根据对编码水准标尺条纹图案的分布特征分析,并针对电子水准测量系统对标尺的精度要求,提出了一种多狭缝组合的光电显微镜瞄准检测标尺分划误差的方法.该方法中条纹图案由光学系统成像,并由前置多狭缝光阑的四象限光电池接收,光电池输出信号经处理后产生准确识别条纹中心的瞄准脉冲.该瞄准方法结合双频激光长度测量系统,可以实现编码标尺分划误差的动态检测,代替目前国内对编码水准标尺人工目视检测的过程.实验表明,该新型瞄准方法的瞄准精度优于2.0μm.