目前光网络的拓扑结构越来越复杂，逐渐向网状结构光网络发展。提出了一种新的网状光网络智能实时在线监测保护方案，该方案采用下层嵌入式监测设备＋上层网管中心的模式。在嵌入式监测保护设备上加入保护光纤路由计算的功能，由嵌入式监测保护设备事先用路由算法计算出每条工作光纤的备用光纤路由，在工作光纤发生故障时及时进行切换。该方案实现了真正无人值守的光网络智能实时在线监测保护设备，适应网状光网络的发展要求，实现网状光网络的透明无阻断通信。

回顾了近年来DNA-类脂复合物光电薄膜材料及其相关应用研究的进展，介绍了DNA的提取与DNA-类脂复合物薄膜的制备方法，DNA-类脂复合物的光学特性，以及DNA-类脂复合物在光电子器件中的应用，并指出了DNA-类脂复合物光电薄膜材料在光学和光电子器件中的应用前景。

波前编码成像系统因能够在不降低系统分辨率和入射光能量的情况下扩大非相干光学成像的景深(焦深)而倍受关注。在波前编码技术理论的基础上，以波前编码成像系统离焦时的MTF和未离焦时的MTF的均方差来表征系统离焦时的MTF一致性，即系统的离焦不变性，分析得到了三次相位板系数的合理选取范围。利用模糊函数的性质和系统传递信息能力分析相位板系数的选择对系统传递信息的影响，从而确定三次相位板参数选择的依据。

介绍了一种具有温度和间隙双参量测量功能的光纤Bragg光栅传感器。这种传感器结构紧凑、体积小，具有良好的重复性和稳定性，可用于微小曲面内的温度和间隙大小的同时测量。实验表明，该传感器具有良好的重复性和稳定性，测量范围内，间隙测量误差不超过±2 μm，温度测量误差不超过±0.7 ℃。

主要比较分析了光子晶体光纤在设计宽带光纤拉曼放大器上的优越性。简化了多波长宽带光纤拉曼放大器功率耦合方程, 分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小。首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,再利用平均功率分析方法, 采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小, 设计出了具有较宽平坦增益带宽的光纤拉曼放大器。分别对光子晶体光纤和色散位移光纤进行了模拟计算，仿真结果表明光子晶体光纤可以用来设计成短长度、高效的光纤拉曼放大器。

全光纤型MZ干涉仪是未来高速光器件和光信号处理技术的基本部件。在单模光纤中采用周期压力方式写入LPG对，构成一种光纤型MZI，可实现U波段的波长调制。在实验中得到了1 650 nm的MZI的干涉光谱。LPG的写入方式简陋，实验结果对1 650 nm处U波段光开关、滤波器等全光器件的研究有参考意义。

采用平面波展开法分析一种填入了聚甲基丙稀酸甲酯并引入大空气孔的高双折射光子晶体光纤的模场和偏振特性，并研究其结构参数变化对偏振特性的影响。研究表明这种高双折射光纤的基模模场具有较强的线偏振特性，模式双折射比普通光子晶体保偏光纤有较大提高。研究结果为光子晶体保偏光纤的开发制作提供了理论基础。

介绍了提高空间分辨率的受控和不受控的微扫描法。基于空间灰度相关分布特性，提出了一种微扫描误差修正算法，该算法利用灰度相关特性匹配低分辨率图像的位置关系。为准确评估成像质量，利用高精度METS-L型红外测试系统对MTF进行了测试。测试结果显示，该算法能较好抑制微扫描位移误差引起的图像模糊，有效提高了空间分辨率。

在INS/CNS组合导航系统中，为了有效实时地用CNS的输出姿态信息校正INS的陀螺漂移，必须提高CNS中星图识别算法的运行速度。提出了一种改进的三角形星图识别方法，基三角形识别成功后，增加一颗附加检测星，计算出附加检测星和基三角形的三个星点的角距值。分析结果表明传统的星图识别算法在主频为600 MHz的DSP6414上运行需要300 ms左右的时间，算法改进后，只需40~80 ms，数据输出率提高到10 Hz。改变的算法在不存在伪星的情况下成功识别率近100%，存在伪星时，可以有效去除伪星。同时，解决了传统星图识别算法在嵌入式系统中实现难、耗时长的问题。该算法可以实时地校准惯导系统的误差。

以钢板表面检测图像数据采集与处理的应用为背景，设计了3 GSPS(Giga Samples Per Second)超高速数据采集与处理平台。采用时钟双边沿采样的方式提高采样率，使得系统最高采样率达到3 GSPS，采用FPGA芯片解决了ADC采样后高速数据的采集与存储的难题。该平台的通用性以及灵活性较强，可在钢板表面检测图像系统中得到广泛的应用。

结合三角波电流调制型激光自混合干涉技术，设计了基于DSP的数据采集与处理系统，完成了对来自光电探测器的干涉信号的采集与处理。该系统接口电路简单灵活，具有采样频率可由程序设置、采集速度和精度较高，并且可以实现6通道同步采样转换的特点。实验结果表明，该数据采集与处理系统完全能够满足高速交变激光自混合干涉信号的采集与处理在实时性和高精度方面的要求。

采用自相关函数对不同加工工艺形成的非平面工件表面粗糙度进行了研究。讨论了自相关函数及其扩展度参数与图像纹理特性的关系，构建了实验装置，利用图像处理软件对实验所得的激光散斑图像进行了处理，得到了自相关函数及其扩展测度参数随表面粗糙度的变化曲线。为研究非平面工件的粗糙度，提供了一种新的方法。

设计了一种基于CIS的柔性片材光电自动检测纠偏控制器，可以准确地检测出特征标志线的位置，并驱动执行机构带动切割刀片进行实时、准确的位置分切。在差动纠偏方法的基础上，采用了阈值增量法和均值边缘检测方法更精确地检测标志线的位置，并介绍了纠偏控制系统的硬件结构和软件设计。与两对光电元件为检测传感器的纠偏检测控制器相比较，该纠偏控制器具有较高的空间检测分辨率和精度。

在基于超短激光脉冲频域干涉技术的超快激光与物质相互作用的测量实验中，束-束间的延迟时间对瞬态特性的测量至关重要。利用两束脉冲频谱干涉条纹宽度与脉冲相对延迟时间成反比关系这一特性，阐述了通过对脉冲频谱干涉图进行傅里叶变换，在干涉条纹傅里叶变换面(时间域)上测量脉冲延迟时间的基本原理，并给出了测量误差分析，数值模拟结果显示通过傅里叶变换的方式，在频谱干涉图的时间域上可以有效地提取出两束脉冲间的相对延迟时间。

阐述了光纤消光法检测脉冲激光测距仪消光比的测试原理，采用光纤消光法分析了光纤对大功率脉冲激光的耦合与传输等关键技术问题，提出了0.22 NA、400 μm大功率传能光纤方案，并设计了耦合器和光学系统，分析了聚焦透镜的损耗、光纤端面的损耗、光纤耦合器与光纤的对准误差等影响耦合效率的因素，计算了光学系统弥散斑数据，接收光学系统和发射光学系统在1 ω视场的弥散斑分别为9.03 μm和10.6 μm。设计分析结果对光纤消光法的工程应用具有一定的研究价值。

从数值上分析了光源相干长度对光纤Fabry-Perot干涉的影响。推导了光源在理想情况和非理想情况下的光纤Fabry-Perot干涉模型，通过计算机模拟了干涉信号，指出在非单色光源下，干涉条纹失去周期性，随着腔长相干长度比增加干涉条纹的变化幅度减小，最后演化成一条直线，条纹的可见度也慢慢趋近于零。综合考虑了光纤的耦合效率和光源的非单色性对干涉信号的影响，随着腔长的增加，干涉信号的幅值和变化幅度都在减小，信噪比变差。要得到好的干涉信号，腔长不宜选择过大，必须使光源的腔长相干长度比值低于0.1。

提出了一种无需标记的物体在线三维面形测量方法。将一固定的正弦条纹投影到待测运动物体上，借助物体运动产生等效的相移变形条纹。基于傅里叶变换轮廓术的调制度对各帧变形条纹计算，提取其具有某一特定分布的特征区域，采用相关度最大法，检测各帧变形条纹对应的调制度特征区域的位移量来检测出物体的移动，从而实现像素匹配，得到一组像素坐标完全一一对应的等效相移变形条纹图。利用Stoilov相移算法得到物体的截断相位，利用位相展开算法展开位相，通过位相和高度映射即可实现在线移动物体的面形测量。通过计算机仿真验证了该方法的可行性。

采用高速DSP芯片TMS320F2812和USB2.0接口芯片CY7C68001来解决激光雕刻切割机控制系统数据传输中的低速问题。介绍了系统的硬件连接及软件实现。通过实际测试证明，USB2.0接口的实际数据传输速度最高可达200 Mbps,完全可以满足激光雕刻切割机控制系统高速、实时传输的要求；同时利用USB总线对整个系统进行了有效地扩展。

激光三角法测量是现代测量技术中重要的测量方法，但其测量精度受自身系统、环境以及被测物表面特征等因素的影响。针对被测表面的特性是激光三角法产生测量中产生测量误差的主要因素，根据特定颜色所造成误差的重复特性提出了数据标定的改进方法；针对表面粗糙度，通过在光路适当位置安装偏振片有效消除了镜面反射，采用双光路设计有效改善了被测物倾斜带来的误差。最后通过实验验证了改进方法的有效性。

基于激光自混合干涉技术的特点，设计了一种新型半导体激光自混合干涉测振仪系统。系统将频率调制引入自混合干涉中，实现对振动物体的非接触式测量。介绍了激光自混合干涉测振仪的原理、仪器系统的光路系统设计、信号的调制模块设计、解调模块设计以及DSP系统的采集处理模块设计。该仪器体积小、成本低、易于准直、可以非接触式测量，能够测量振动频率在50 kHz内的物体，其中包括非周期性振动。可以测量出振动物体的振动频率、振幅以及还原振动波形，振动幅度测量精度可以达到0.325 μm，频率精度为1 Hz。

利用激光的高亮度、高方向性和液晶空间光调制器的光强可调制特性和旋光特性，提出了一种新的激光立体显示方法。阐述了该方法的基本原理，设计了相应的实验系统，获得了较为满意的立体显示效果。由于该立体显示方法采用全电子时序控制，无需复杂的机械扫描控制，系统结构简单，程序可控性好，在长景深、大屏幕立体显示领域具有较好的应用前景。

在LD端面抽运的Nd∶YVO4激光器中插入Cr4+∶YAG晶体，获得了稳定的1.06 μm波长的高重复率被动调Q脉冲激光输出。实验研究了抽运功率、腔长、输出镜透过率对输出功率的影响，以及不同抽运功率下脉冲重复频率和脉冲宽度的变化，并对结果进行了理论分析。当腔长为8 cm，抽运功率为27 W时，得到重复率37.8 kHz、平均功率3.5 W的调Q脉冲序列；单个脉冲能量为93 μJ、脉宽为24 ns、峰值功率为3.9 kW。

谐振腔的自动准直调整技术是实现高能激光器系统自动化的关键技术之一。在对正支共焦非稳腔自动准直调整方法的研究基础上，应用基于系统性能评价函数无模型最优化的随机并行梯度下降(SPGD)控制算法实现腔的自动准直调整。实验结果表明该方法可实现腔镜的闭环控制准直调整, 其调腔共轴精度在一定程度上高于传统的人工调腔精度。

采用人工溅射的方式分别在熔石英基片上镀制了光学厚度相近的铜膜和铁膜污染物。研究了熔石英基底在355 nm波长的激光损伤阈值。分别采用透射式光热透镜技术、椭偏仪、原子力显微镜和光学显微镜研究了两类薄膜的热吸收、膜层厚度、表面微观形貌以及激光辐照后薄膜的损伤形貌。实验结果表明：熔石英表面的金属膜状污染物均导致基片损伤阈值下降，位于前表面的污染物引起的损伤阈值下降更为严重，约为23%。两种污染物薄膜引起基底的损伤形貌、基底损伤阈值的下降幅度与薄膜的热吸收系数与微观结构有关。从热力学响应角度，结合损伤形貌对污染物诱导熔石英表面形貌的损伤机理进行了讨论。

为克服光学相控阵单元间隔必须小于工作波长二分之一的限制，构建了一种稀疏光学相控阵模型。分析了一维稀疏光学相控阵在近场和远场条件下的扫描原理，并提出了一种设计方法。对其相关参数进行仿真的结果表明：稀疏光学相控阵所用的单元数目较少，单元间隔远大于工作波长,扫描范围较大，波束宽度较窄，且在整个扫描空间内没有栅瓣。因此，稀疏光学相控阵单元间隔不受工作波长的限制,同时具有较好的扫描性能。

在考虑到端面反射率影响的前提下，从SOA载流子的速率方程和耦合波方程出发，建立了基于SOA的交叉增益调制波长变换理论模型，利用分段模型方法对影响增益特性的几个参数进行了数值模拟。结果发现，注入电流和有源区面积对SOA增益的影响有一个阈值，在阈值范围内，SOA增益的大小随着注入电流和有源区面积的增大而明显的增大，但是超过阈值时，则SOA增益趋向饱和。