高能激光系统中，反射镜镜面热变形会使系统的输出光强和波前分布不均匀性加剧，从而导致输出光束质量的下降。建立了复杂镜面光线追迹的模型，使用Fresnel衍射公式和光线追迹的方法，研究了高能激光系统内通道不同数量22.5°反射镜对输出光束质量的影响。该方法和部分结果对高能激光系统激光器的优化设计，激光内通道冷却方式以及自适应光学校正能力设计参数的选取具有一定的参考价值。

为了解决基于FBG传感器的光纤围栏报警系统中多个FBG传感器在同时受扰时，定位报警信号难的问题，实现对报警信号的有效识别和判断，提出了一种基于经验模态分解(EMD)和小波包特征熵算法的分析方法。利用经验模态分解法对于信号的突变性敏感和有效保留以及其特有的自适应性分解特性，首先对报警信号进行经验模态分解，再结合小波包分解，得到小波包系数提取其信号的能量分布，再做归一化得到信号的能量分布特征向量，进而运用相关性分析实现对报警信号的识别和判断。通过建立实验模型，对采集到的报警信号做了分析，证明了该方法对于解决光纤围栏报警系统中FBG传感器的级联判断报警信号的有效性。

针对光纤耦合自混合干涉测速系统的设计，采用F-P五镜腔模型分析了自混合干涉测速的基本原理，利用数值计算软件MATLAB研究了系统中各个参数对自混合信号波形的影响。对参数引起自混合信号波形“畸变”的情况，进行了参数的优化设计。为光纤耦合自混合测速系统设计，以及将其应用于爆轰波和冲击波研究中进行高速测量提供了参考。

基于光纤布拉格光栅应变传感器的解调原理，分析了传感器性能蜕化时应变传感系统中解调异常的问题，通过理论推导及模拟仿真，发现了存在解调的测量峰值波长少于实际传感器数量的现象，并提出了解决方法，在工程应用中对此进行了验证，证实了方法的有效性。

设计了几种特殊结构的带隙光子晶体光纤,采用平面波展开法和频域有限差分方法研究了基于不同结构光子晶体光纤的带、模式、色散和色散斜率。由平面波展开法和频域有限差分方法求解麦克斯韦方程组导出本征值方程，可以得到带隙光子晶体光纤中可能存在的不同模式的传播常数、电场分布、本征频率和磁场分布。分别给出了第二圈填充率取三种不同值时带、模式、色散和色散斜率的变化。结果表明，当第二圈填充率改变时其特性有明显的变化。随着填充率从0.75减小到0.45，其二阶模分裂成两个类LP01模，可降低损耗。计算结果对单模和低损耗的光子晶体光纤的设计有参考价值。

由于硅与玻璃阳极键合需要在相对较高的温度下进行，因此材料之间会因热膨胀系数失配而产生较大的热应力，该应力对压力传感器的性能影响较大。对采用单晶硅横膈膜作为敏感膜与玻璃环阳极键合形成压力参考腔的封装，用有限元方法对硅玻璃环键合后因温度变化所产生的应力分布进行了系统仿真分析，并采用泰曼-格林干涉仪对键合后硅片的变形进行测量。测量结果显示硅膜的挠度为283 nm，测量结果与仿真结果基本一致。

研究了一种适用于太赫兹器件的二维金属光子晶体结构，该结构为正方晶格的二维铜柱光子晶体。首先用时域有限差分法计算分析了它的带隙结构，讨论了带隙随着填充比的变化规律，接着讨论了引入点缺陷时所产生的缺陷模特性，得到了点缺陷所对应的缺陷模场分布图。研究结果为THz波段光子晶体器件的开发及制作提供了理论依据。

激光陀螺的随机漂移噪声类似于白噪声，可以采用AR(2)模型进行数字滤波来减小其对激光陀螺精度的影响。首先介绍了AR模型，然后利用IMU单元三组陀螺信号的AR(2)模型给出了车载SINS/GPS组合导航系统误差模型, 并在GPS的辅助下，对SINS/GPS组合导航进行了实验研究。最后利用Kalman滤波器对车载SINS/GPS组合导航实际测量数据进行了离线的半实物仿真。实验结果表明,采用AR(2)模型辅助的SINS/GPS组合导航系统能够得到较高的姿态精度,并能有效抑制速度误差的发散。

建立了基于数值微分的目标运动状态滤波预测模型，用s-函数实现了卡尔曼滤波预测算法。利用目标位置拟合方法给出角位置信息，并以此为观测信息通过卡尔曼滤波预测出当前角位置和角速度信息，将其引入跟踪控制系统中以克服脱靶量滞后问题，同时也实现了系统的等效复合控制。仿真结果表明，基于数值微分的模型适用于角度跟踪，滤波预测具有较好的鲁棒性。通过对两个不同等效正弦输入的验证，可知角位置合成精度对共轴跟踪影响较大，在脱靶量和跟踪架角位置采样匹配对应时，跟踪仿真精度较高，而对等效复合控制跟踪误差影响较小，输入信号角频率增大时误差增大。

分析了惯性/天文组合导航的基本原理。针对航空机载应用平台，介绍了国内外天文导航设备和惯性/天文组合导航系统的研究现状，分析了我国在该领域的技术差距，探讨了未来机载惯性/天文组合导航技术的发展方向。

为了保证激光器在高重复频率运转时的输出能量不下降，采用角锥棱镜作为主动调Q激光器的全反射镜，利用其退偏特性和腔外双通倍频技术，在重复频率为25 Hz时，532 nm绿光的输出能量比1 Hz时上升约6.9％，可满足水下激光主动成像系统对激光光源的要求。

对数字化高精度动调谐陀螺马达电源的设计进行了研究。设计了基于SVPWM技术和DSP技术的数字化陀螺马达电源，分析了SVPWM技术原理和电源输出稳幅控制策略，给出了采用TMS320LF2407数字信号处理器、智能驱动模块和集成功率运算放大器实现的逆变器电路和稳幅电路，并给出了电源输出的实测结果与波形失真度分析。测试结果表明，运用SVPWM技术设计的数字化陀螺马达电源可以满足动调陀螺在光电稳瞄系统中应用的技术要求。

针对舰船不同安装基座间相对变形的高精度测量要求，提出了一种利用单摄像机三维姿态测量原理和亚像素定位法，通过若干台摄像机进行传递测量船体变形的方法，来解决对两个或多个不通视安装基座之间相对变形进行高精度测量的问题。分别对单摄像测量和多级摄像传递测量进行了测量精度分析，采用4台2 K×2 K分辨率的摄像机进行传递测量，测量精度优于23″。该方法在舰船上较易实施，且精度较高。

在采用机器视觉测量零件尺寸的过程中，提出了一种基于局部区域灰度矩图像边缘定位方法。该方法先利用中值滤波对采集到的图像进行处理，然后通过Prewitt算子对边缘进行初步定位，在此基础上，对图像边缘附近的9个像素的灰度值进行一维灰度矩定位，最后采用误差分析和处理的方法，获得更精确的边缘位置。实验证明，该方法能有效提高边缘检测精度，在检测分辨率为1 000 DPI情况下，尺寸检测误差小于2 μm。

基于相位测量轮廓术和摄像机模型，提出一种结构照明三维成像系统的高精度计算机仿真算法。对于给定的物体三维模型，首先根据系统结构，采用z缓冲技术消除遮挡和阴影部分，得到与摄像机像素点对应的物体表面采样点三维坐标，再使用统一的数学模型和方法处理投影过程。根据摄像机及投影仪的内、外参数，最终得到了摄像机像素点、物体表面采样点和投影仪像素坐标三者之间的对应关系,从而实现了结构照明三维成像系统仿真。为实际系统的结构设计、调整和参数校正提供了参考。

针对典型海空目标的识别要求，介绍了一种基于统计学的目标识别方法。该方法通过对图片、视频或实时采集的图像进行预处理、目标分割、边界搜索、内部填充等处理后，提取目标的统计学特征，根据目标的特征值和数据库中的已有样本对未知目标进行识别。对5种舰船三维模型在不同方位角和俯仰角的平面投影图像进行了实验，识别概率能达到80%以上。实验结果表明，在被测目标样本充足的情况下，该方法能达到较高的识别率。

针对切换式红外光学系统的长焦部分单独成像，切入一组透镜后实现短焦部分成像的特点，提出了一种对切换变焦系统的长短焦部分分别进行热补偿的方法。在-30～+70 ℃范围内，移动长短焦共用透镜组实现对长焦的热补偿，对此时短焦系统剩余的热差，移动短焦切换组元来实现其热补偿。设计了一个焦距180/60 mm，8～12 μm，F数为2的切换变焦系统。分析了系统在不同温度时的像质，两个补偿透镜组的位移量及其数值关系。用Diffsys软件对系统中使用的衍射元件的特性进行了分析。此系统的长短焦不需要考虑各种材料搭配，较好地实现了热补偿。

波前编码成像系统将模拟编码方法与数字解码技术相结合解决景深延拓问题，可以用信息光学的方法进行分析，得到波前编码系统的景深延拓扩展率。但是这种方法使用的景深概念和几何光学的景深概念有所不同。从几何光学角度研究了信息光学导出的波前编码系统的景深延拓扩展率与几何光学景深延拓的关系。最后得出结论，在F数一定的情况下，随着探测器分辨率的提高，几何光学景深延拓扩展率与信息光学给出的波前编码光学系统的景深延拓扩展率趋于一致。

光瞳滤波器是光学成像系统实现超分辨的基本元件之一，多数三维超分辨滤波器因结构复杂而难于实现。用MATLAB优化工具箱，采用非线性规划，对三区振幅型(1-0-1型)光瞳滤波器进行了三维超分辨优化设计。建立了优化模型，并给出了优化实例。结果表明所设计的滤波器较好地实现了横向和轴向三维超分辨，且轴向超分辨能力优于横向。该滤波器结构简单，容易实现。

设计了一种高稳定半导体激光器驱动恒流电源，分析和讨论了集成运放负反馈型恒流源的负载、温度特性以及稳定精度。给出了LD注入电流稳定度的测量结果，LD注入电流稳定度可达10-6，用稳定的激光器观察了充有约1.3 kPa缓冲气体的自然铷的D2吸收谱线。此外，该电源还具有抗击浪涌击穿、断电保护和过流保护等多种功能。

为了简化四频差动激光陀螺的信号读出系统，采用了一种基于FPGA实现的数字电路解调方案取代传统的合光棱镜中的1/4波片和偏振片来分离左、右旋陀螺信号。简述了四频差动激光陀螺的信号读出原理及解调电路方案，设计了主要由A/D转换器和FPGA构成的四频陀螺信号读出系统。通过Quartus II等EDA工具在软件上对系统予以了实现，并针对其主要功能模块进行了仿真验证。仿真结果表明，将四频陀螺信号转化为数字信号后，利用FPGA实现信号解调并最终达到分离左、右旋陀螺信号的方案是可行的，该方案将有助于全数字化激光陀螺的研制。

介绍了混成式热释电焦平面探测器的基本结构和主要制备工艺流程以及国内外研究现状。混成式热释电焦平面探测器的关键制备技术主要包括热释电材料的优选与减薄技术，铟柱倒装焊混成技术、热隔离技术和读出集成电路技术等。指出了混成式热释电焦平面探测器的发展趋势。

以柯达KAI-2093CM CCD图像传感器为例，介绍了行间转移型CCD双路输出的工作模式，对双路输出带来的图像不均匀性问题进行了研究。提出多种影响因素如偏置电压、驱动信号、射极跟随器和AGC增益等，针对这些因素采用硬件电路调整和软件设置协调作用的修正方法，比较了修正前后摄像机系统拍摄出的照片，调整后的照片实现了无缝拼接。

油液污染的检测与分析是控制油液污染、了解设备工况、实现设备诊断的重要手段之一。基于图像处理原理，设计了由倒置光学系统、精密机械结构、4轴联动数控和油液传输系统组成的油液污染度光电检测系统，并制作出科研样机。该样机使用倒置光学显微成像系统，借助高精度快速实时自动调焦机构，由CCD快速获取被测油液的数字显微图像，通过图像分析与处理，得到油液污染信息。该系统具有检测精度高、实时性强和性价比高的特点。