采用复数波数定义和衍射积分方法，研究了啁啾高斯脉冲在增益色散介质中的传输特性，给出了介质增益谱为洛仑兹分布时的频谱分布以及时空分布的传输解析公式，详细分析了传输过程中光场的频谱和时空分布、脉宽和频谱变化以及谱移等特性。结果表明，啁啾高斯光束在介质中传输时其时间波形仍保持高斯分布不变，但在传输过程中其脉宽会发生变化。在传输过程中，啁啾参量会影响谱宽的减小程度以及谱移的幅度。啁啾参量越大，脉宽展宽和谱宽压窄的效果越明显，同时，随着传输距离的增大，光谱谱移也越明显。对于给定的啁啾参量，随着传输距离的增大，谱移将最终趋于一恒定值。

利用自组装方法在普通单模光纤裸纤表面生长胶体晶体，采用自组装方法制备了一种新型的三维光子晶体微结构光纤。将单分散度小于2%的二氧化硅胶体微球超声分散于乙醇溶液，通过垂直沉积法在表面经湿法腐蚀处理的裸光纤表面组装胶体晶体。采用SEM对样品进行表征，胶体样品表面为六角密排列，晶体呈FCC结构，其(111)晶面平行于光纤表面。当微球直径远小于光纤直径时，在60 ℃温度下制备的胶体样品有较好的质量。

利用157 nm激光微加工技术在单模光纤的端面加工一个微槽，用一段光纤将其密封形成一个空气珐-珀腔，这段密封用光纤与两侧的空气界面形成第二个珐-珀腔，传感器干涉条纹由两个珐-珀腔共同作用而成。计算表明，当两珐-珀腔长度接近时，传感器反射光谱的波谷位置会随着外界折射率变化而发生漂移。这种双干涉腔结构提供了一种新的折射率测量方案。实验表明当外界折射率在1.333 3~1.471 2内变化时，响应为非线性，平均灵敏度为28.21 nm/RIU，系统折射率分辨率为3.54×10-5，与理论计算吻合。

提出了一种具有完全带隙的二维复式晶格光子晶体，该晶体是在二维正方形格子中，旋转截面为正方形的柱子，同时在每个原胞中心引入圆形截面的柱子而形成的，并在其中引入点缺陷。运用平面波展开法并结合超晶胞理论分析此缺陷态光子晶体的频率特性。仿真结果表明，通过调节缺陷的尺寸、角度等结构参量，可以改变缺陷态频率的位置，使TE和TM模缺陷态频率一致，TE模和TM模同时谐振，处于缺陷态频率的入射光就能够完全耦合进点缺陷,具有较高的耦合效率。这种结构的复式晶格完全带隙光子晶体为制作完全带隙光子晶体谐振腔提供了理论基础。

采用磁控溅射技术，以碳氢气体和氩气为工作气体，在Ge基底上制备了GeC薄膜。研究了靶压对薄膜折射率的影响，发现在较高的靶压下制备的GeC薄膜具有较低的折射率，而在较低的靶压下则得到了高折射率的薄膜。通过控制溅射靶压，制备了折射率在2.5~3.8之间可变的GeC薄膜。利用拉曼光谱研究了GeC薄膜的结构。薄膜样品的硬度测试表明，较低折射率的GeC薄膜具有较高的硬度。

常温下，采用磁控溅射技术成功地在Ge基底上制备了类金刚石膜，并研究了溅射功率、碳氢气体与氩气流量比、溅射频率、基底负偏压等工艺参数对类金刚石膜沉积速率的影响和薄膜的光学性能。结果表明：溅射功率、溅射频率、碳氢气体与氩气流量比对沉积速率有显著的影响。沉积速率随着溅射功率的增大而增大，随着溅射频率的减小而增大。随着碳氢气体与氩气流量比、基底负偏压的增大沉积速率先增大后降低。制备的类金刚石膜具有较宽的光谱透明区，Ge基底单面沉积的类金刚石膜其峰值透过率最高达到63.99%。

由于在相位测量偏折术中一般采用数字投影设备或者数字显示设备，相移间隔为若干像素，最小相移量为单个像素，因此对噪声的抑制也是有限的，为此提出一种基于亚像素相移的噪声抑制算法，通过正弦条纹灰度的连续变化来实现亚像素相移，从而增加相移帧数。并采用N-Bucket算法，解决了相移帧数增加后的计算量问题。计算机模拟及实验均表明，该方法可以有效地抑制噪声影响，提高测量精度。为实际应用中合理地选择相移算法提供了理论依据。

提出了一种基于角点匹配的电子稳像算法。分析了Harris角点检测的原理。获得角点后，根据相邻帧对应角点的坐标分布，建立当前帧与参考帧的映射关系，并运用仿射变换模型，以最小二乘解的形式获得帧间全局运动估计矢量。最后，采用Kalman滤波器对运动估计矢量作低通滤波，平滑运动参数，获得运动补偿矢量，实现视频序列的实时稳像。实验表明该算法较好地去除了视频序列的高频抖动，同时保留了摄像机的主动运动，稳像后视频序列的峰值信噪比明显提高。

多输入多输出虽能显著增加信道容量，但译码复杂度与精度一直是亟待解决的核心问题之一。将现有的贝尔实验室分层空时码检测迫零算法与球形译码算法充分结合，重点考察无线多输入多输出信道基本特征即信道条件数与信噪比，提出了一种自适应的贝尔实验室分层空时码解码算法，在保证误比特率性能的条件下，降低了系统的译码复杂度；为无线通信的长期演进研究奠定了良好基础。

应用二维高斯窗口傅里叶变换对全息图进行局部分析。首先定义二维窗口傅里叶变换，并从理论上证明通过二维高斯窗口傅里叶变换所获得的叠加频谱与傅里叶变换所获得的频谱是一致的。对菲涅尔全息图进行数值再现时，通过提取窗口区域内局部全息图的+1级频谱信息，并随着窗口中心在整幅全息图上逐点移动，将窗口傅里叶变换局部分析所获得的+1级频谱叠加求和，可有效地重构出与+1级衍射像相对应的完整频谱信息，在一定程度上改善了0级以及±1级衍射像所对应的不同频谱之间的串扰，提高了再现像的质量。

针对达曼光栅的数据写入问题，提出了一种快速边界识别算法(FBIA)用于复杂二元光学图形掩模的CIF格式数据的生成。该算法首先识别出达曼光栅图形的边界点，然后按照左手原则对边界点进行排序并构成闭合曲线。针对闭合曲线中可能出现的“孤岛”，该算法可自动识别并依据其数量对图形重新分割取点。结果表明FBIA算法具有搜索快、效率高等优点，可广泛应用于各种二元位相型元件CIF格式掩模板数据的生成。

分析了光谱光学相干层成像的基本原理，并基于ARM9内核的嵌入式微处理器S3C2443和当前主流嵌入式的WINCE实时多任务操作系统，提出了一套用于检测人体胃肠道病变的光谱光学相干层内窥成像系统的研制方案。从硬件和软件两个方面，详细介绍了系统的搭建过程，给出了整个系统框架图和软件运行流程图，并通过旋转扫描实验获得三层盖玻片的实物图，实验结果表明该嵌入式光学相干层成像系统是可行的。

研究含肿瘤脑组织中的光分布对脑肿瘤的诊断治疗有重要意义。建立了适用于有限元模拟的二维模型,对带有肿瘤的二维脑组织中的辐射通量进行了模拟,并对不同大小和不同位置的肿瘤块引起辐射通量值的变化做了比较。结果表明：利用所建立的模型和编制的程序，可以有效地模拟光在含肿瘤的多层脑组织中的分布。有限元法是模拟复杂组织内光分布的有效方法，对组织结构及性能的认识有重要意义。

为拓宽异向介质结构的带宽和维数，在方形环结构的基础上，提出了一种异向介质的交叉网状结构的设计，并对其介电常数和磁导率的频率特性进行了计算机仿真。研究结果表明，该结构在特定的频段内表现出了明显的负折射特性，与传统的裂环谐振器相比，新结构的结构对称、具有更宽的响应带宽和三维各向异性等特点。

介绍了在轨飞行的云和气溶胶探测星载激光雷达系统的原理和结构，该激光雷达能够探测全球范围内30 km以下的云和气溶胶的消光系数和退偏比。利用CALIPSO实测数据，对发生在华北的一次沙尘天气进行分析，得到了河北省内沙尘消光系数和退偏比分布。结果表明，由沙尘气溶胶导致的消光系数最大可以达到0.22/km；该次沙尘具有典型的层状结构，最可几层数为2，沙尘层的最大退偏比可以达到0.23。

提出了一种低成本的运动控制平台设计方案。将μC/OSII嵌入式实时操作系统移植到平台采用的单片机中，并采用步进电机细分技术实现了三轴平台的联动。实验测定了三轴联动平台对命令的延迟响应时间，结果表明本方案可以应用于低成本的自动化设备中。

位置敏感探测器是基于PN结横向光电效应的光电器件，在使用时通常会受到杂散光的影响。以往对PSD受杂散光影响的分析是基于实验或根据PSD的位置计算公式近似分析，不是很精确。基于Lucovsky方程，采用偏微分方程求解软件FlexPDE对二维PSD受杂散光的影响进行了数值仿真。结果表明，对于杂散光的干扰，位置网格图向PSD中心收缩，对于均匀杂散光而言，此收缩是对称的，而对于非均匀杂散光，此收缩是不对称的。该方法可以很方便地对PSD受杂散光的影响进行分析。

在采用光腔衰荡技术实现痕量气体浓度测量时，设计了用于痕量气体浓度测量的比较式光腔衰荡气室。通过对双探测器的比较及对数线性化，利用所设计的系统及其气室对气体浓度在线测量并进行了实验分析。得出了同种气体不同浓度时光的吸收程度随时间变化的规律与特性，实现了测量分辨力为10-9的测量结果。

光电液位传感位移测量系统中，液体作为测量的特殊敏感元件，其准静态特性研究的滞后一直制约着系统进行准静态测量的应用。为此，建立了三通道连通管模型，推导了液位振荡的运动方程。通过分析知连通管的直径、液体总长以及液体的运动粘滞系数是影响液体准静态特性的主要因素。在此基础上进行了准静态特性实验。实验结果验证了液位振荡规律，得到了各系统参数对液位振荡的影响特性,从而得到系统的优化准则。

基于多传感器技术，提出了一种将接触式和非接触式传感器集成到坐标测量机上研究微孔几何参量测量的理论和方法，可对喷墨打印机喷嘴、生物医学仪器孔、燃气涡轮叶片的致冷喷口和柴油机喷油器喷孔等微孔进行实时测量。介绍了系统的组成和测量原理，讨论了微孔测量步骤。实验中，以直径0.16 mm、深0.9 mm的三个柴油机喷油嘴喷孔做测试，根据测量结果，分析了微孔的圆柱度、直径、圆度、直线度和锥度五个特征参量，并对测量系统的重复性和再现性进行了分析，对于微孔加工过程中的质量控制具有指导作用。

采用压电陶瓷水听器研究了Nd∶YAG脉冲激光激发水中产生瞬态超声波的特性，给出了声压信号随距离的变化关系。研究结果表明：用激光产生水下声波是完全可行的。当观测点与光击穿区的距离r远大于柱体长度时，垂直于光传播方向的激光瞬态超声波幅值与r成反比；当观测点与光击穿区的距离r很小时，垂直于光传播方向的声压幅值与r2成反比。此外，当激光入射角度发生变化，超声脉冲的幅值也随之发生变化，其幅值在激光束垂直入射的时候最大。

介绍了半导体激光器温度控制器的结构组成，给出了控制流过TEC电流幅度、方向和最大值的方法，利用PID实现精确温度控制。实验结果表明，控制的温度范围可达-15～+60 ℃，温度稳定性为0.02 ℃。

在采用86.5%功率通量法定义光束束宽和远场发散角的前提下，对由此定义的M2参数M2PC的最小可能取值及具有最小M2PC参数的光束特性等问题进行了讨论。结果表明：共焦腔的自再现模应具有最小的M2参数M2PC；当采用86.5%功率通量法定义光束束宽和远场发散角时，在近轴近似条件下，由具有同一中心的两基模高斯光束轴向叠加所形成的自再现光束，M2PC大于等于1。

从光纤陀螺的固有特性入手，结合舰载光电系统实现瞄准线稳定的需求，对基于光纤陀螺的瞄准线稳定控制系统进行了分析研究。针对船摇类扰动的作用机理，提出了基于速率光纤陀螺的舰载光电系统零值自跟踪的瞄准线稳定方法。

舰用红外警戒系统在水面舰船上的作用越来越受到重视。基于线阵机械扫描的红外警戒系统由于受本身成像体制的限制，存在着一定的弱点。目前各国研制的第三代舰用红外警戒系统采用了多种新技术和新思路，对其进行分析和总结对新一代红外警戒系统的研制工作具有指导意义。