根据半导体光电子学理论, 分析了光注入非平衡载流子（电子-空穴对）的瞬态输运机理, 研究了不同条件下的SI-GaAs光电导偶极天线太赫兹波辐射功率和辐射强度的饱和效应。结果表明其主要原因是在外加偏置电场作用下, 光注入载流子出现了空间电荷电场屏蔽和辐射电场屏蔽现象, 对提高太赫兹波辐射功率和辐射强度起到了遏制作用。对于电极间隙大小不同的天线, 两种屏蔽效应的作用不同; 在触发光能一定的情况下, 照射光斑较大时屏蔽效应较小。

通过强光辐照光电成像系统实验研究, 得到了饱和像元数与入射光强、光学系统参数、像元饱和阈值等参数之间的变化规律, 并利用光学系统点扩展函数(PSF)进行了理论验证。结果表明, 饱和像元主要由衍射效应引起。推导了饱和像元数与入射光强、波长、光学系统参数、像元饱和阈值等参数之间的关系。

提出了一种调控脉冲光纤放大器时域特性的新方法。根据光纤放大器中脉冲时域波形畸变的基本原理以及实际应用中对输出脉冲的具体要求，采用随机并行梯度下降（SPGD）算法获取生成目标输出脉冲所需要的最优输入脉冲。通过数值仿真，实现了多种指定脉冲的输出，证明了所提方法的有效性。利用SPGD算法可不断改变输入脉冲，使光纤放大器的真实输出逼近目标输出，该控制策略简单且输出脉冲收敛迅速。利用该方法获取直线边界脉冲（如矩形、M型和三角型脉冲）和曲线边界脉冲（如抛物线型和椭圆型脉冲）时均取得较好的效果，因此该方法适用于多种类型目标脉冲的生成。

受视场角限制，由单点探测器构成的外差系统不能充分接收信号光功率。若用阵列探测器代替单点探测器进行探测，可以增大接收视场，从而增强接收的信号光功率。在考虑到热噪声、光电流饱和效应的前提下，对这种阵列探测系统的信噪比进行了分析。结果显示，相对于单点探测系统，阵列系统能较大幅度地提高信噪比。分析结果指出，由于叠加的热噪声存在，当阵列中单元数增加到一定数量后，信噪比不能得到进一步提高。还对非等相位叠加因素对系统性能的影响进行了分析。由于系统输出信号是各探测单元输出信号的叠加，实际应用中不可能实现完全的等相位叠加，通过数值计算，分析了该因素的影响，并指出它可以在硬件设计过程中得到有效控制。

在光纤参量放大器中，由于强抽运光与信号光的相互作用，四波混频效应引入的非线性折射率随频率发生变化，从而导致光波群速度的减慢或加快。通过分析影响四波混频效应引入的折射率变化的各个参数，研究了饱和效应对快慢光的影响。通过龙格库塔方法数值求解非线性耦合方程组，对比低入射功率和高入射功率下，信号光的解析结论与数值结论差异，得到了抽运光饱和效应对信号光延时影响较大的区域，即光纤参量放大增益谱边带区域。在完整模型条件下，分析了抽运光功率和光纤长度选择对快慢光的影响。这些结论对认识光纤参量放大器中的快慢光现象有重要帮助。

为了对比激光对CCD、CMOS两种图像传感器的干扰效果，利用106 μm高重频激光开展了对CCD、CMOS两种相机的饱和干扰实验研究，分析了两种相机在干扰有效面积、饱和干扰面积、干扰前后图像相关度等与激光入射功率之间的关系。实验结果表明:CMOS相机达到单元像素饱和的激光功率阈值是CCD相机的20倍；要达到相同的干扰有效面积，所需的激光功率CMOS相机要大于CCD相机10倍～100倍；要达到相同的饱和像元数，所需的激光功率CMOS相机比CCD相机约大10倍～60倍。因此，CMOS相机要比CCD相机具有更好的抗106 μm激光干扰能力。

光热折变体光栅是在光敏玻璃材料中利用光热折变效应记录的折射率型体全息光栅，具有波长和角度选择性好、衍射效率高、热稳定性好和抗损伤阈值高等特点，在激光器技术领域中具有独特的优势。在自行制备的光敏玻璃材料中，用325 nm波长的紫外光曝光记录透射型体全息光栅，基于变波长读出的原理设计实验，对热显影后的光热折变体光栅在532 nm波长的激光照射下的衍射读出特性以及其在恒定光功率密度的激光照射下的稳定性进行了实验研究。研究结果表明，热显影后的光热折变体光栅在激光辐照下具有光致饱和效应。根据实验结果定量计算出了光热折变体光栅的选择角和描述光致饱和效应的特征时间常数。

建立圆环形聚焦平面光束通过Kolmogorov湍流大气的远场传输模型，考虑实际CCD所存在的“死区”及非线性饱和效应等非线性光电响应特征，以中心遮拦比为0.5的圆环形聚焦光束为例，分别计算了其通过不同强度湍流大气传播至远场焦平面上的实际真实远场光强分布曲线和CCD测量远场光强分布曲线，并以峰值斯特雷尔比RS、光束质量因子β和环围能量比Ree三种参数作为评价远场光斑质量的指标，考察了死区大小以及光斑非线性饱和程度对实际远场光强分布的测量和光束质量评估的影响，对计算结果以及减小测量误差的解决途径进行了分析讨论。

采用1.06 μm 的连续激光对可见光CCD 成像系统进行干扰实验，依次观察到了饱和串扰、串扰亮线加粗、全屏饱和与全屏布满黑白雪花点的实验现象。利用有限元分析的方法对实验中的探测器升温情况进行模拟计算。并通过数值分析，发现随着温度的升高，暗电流不断增大，当温度超过350 K 时，增大的速度显著上升；像元的饱和阈值相应地减小，当温度达到350 K 时，其数值就已经减为零。根据模拟升温的大小，结合温度升高时探测器暗电流、像元饱和阈值的变化，对实验现象进行了合理的解释。结果表明：除了考虑光电转换产生的光电子以外，由于激光辐照导致探测器表面升温，进而引起暗电流增大和像元饱和阈值减小，是CCD 产生饱和效应的重要影响因素。