为减小传统激光测距方法中复杂电路系统对脉冲计时或相位比较引起的测距误差, 针对偏振调制激光测距技术, 利用电光调制器中晶体折射率随施加电场线性变化的特性, 将待测物体反射的光脉冲调制成时间的函数, 通过所得偏振光两个垂直方向上的光强比值求解待测距离。在研究其测距原理、距离方程及误差分析的基础上, 推得文中测距方法所能达到理论测距精度的表达式,并分析调制过程中正弦、锯齿、指数三种调制函数对测距精度的影响, 在相同距离范围内, 锯齿函数具有更好的适用性, 正弦函数与指数函数的组合函数具有更高的测距精度。进一步分析正弦函数不同波段对测距精度的影响可知, 采用-?仔/6~?仔/6波段调制时其适用性及测距精度都有很大提高。研究结果对提高偏振调制激光测距精度具有重要意义。

设计了一种用于空间遥感卫星的高分辨率离轴三反光学系统,该系统具有大视场、长焦距、高分辨率的特点,其焦距f为1 200 mm,F/#为10,水平视场角可达±2.5°、垂直视场角可达±2.5°。当卫星轨道高度为300 km,传感器像元尺寸为8 μm时,地元分辨率GSD可达2 m。通过对参数的多次优化,最终设计的光学系统在空间频率62.5 lp/mm处全视场MTF值均大于0.3,成像效果优良,接近衍射极限。

在北京大学200 TW激光系统上，测量了经可编程声光色散滤波器不同程度光谱调制后放大器输出脉冲的频域分布，并设计了一个与脉冲中心波长、光谱宽度等参数相关的光谱调制函数拟合了实验测得的光谱数据。该函数形式简单，适用于不同的激光系统。对实验系统中种子脉冲经光谱调制后从放大器输出的光谱结果进行了数值模拟，对比研究了普通种子脉冲和光谱调制脉冲经放大器增益后时域空间内的物理性质；讨论了光谱调制对系统最终输出脉冲峰值功率的影响。结果表明：光谱调制会导致脉冲旁瓣的产生，降低系统输出脉冲的有效能量和飞秒对比度，系统输出脉冲为平顶光谱时，其有效输出峰值功率最大。

采用双色正弦条纹投影的傅里叶变换轮廓术中零频分量的扩展对有用基频分量有影响，为此提出一种新型的基于强度调制的零频消除方法提高测量准确度和范围.通过采集一帧变形彩色条纹图并分离颜色通道获得两幅相位差为π的条纹图，对变形条纹做强度调制校正，进而消除零频分量，实现高度解析.理论模拟和实验测试均验证了此方法的有效性.相比传统的相移消除零频分量的方法，此方法具有显著的速度优势，适合于三维物体的实时测量.

设计了用于旋转机械动静间隙测量的三层反射式同轴光纤束位移传感器.建立了光纤束传感器调制函数的数学模型,对影响传感器特性的参数,包括接收光纤纤芯半径b0、发射光纤和接收光纤的轴间距c、被测表面反射率变化等进行了仿真计算和分析,给出了系统的优化设计参数.以车削圆柱体为工件进行了动态测试,测试结果表明,该传感器有效抑制了光源波动和测量点不同对测量结果的影响,满量程范围内误差小于1%,满足了设计要求.

设计了一种与高功率超短脉冲激光放大过程中获得的总增益、增益介质的带宽、激光带宽、脉冲中心波长等参数相关的调制函数,对激光放大过程中的光谱增益窄化进行补偿.此调制函数的优越性在于,对不同性能的激光系统,无需改变调制函数的形式就能适用.通过数值模拟的方法,讨论了在不同增益介质带宽、激光带宽、脉冲中心波长下的补偿效果.此调制函数在高功率超短脉冲激光系统中有良好的应用前景.