纳米光子学，产生于纳米技术和光子学的交界处，处理光和物质在纳米尺度的相互作用，可以被用来产生新的效果和发展纳米尺度的器件。世界在迎接未来能源需求方面正面临巨大挑战。纳米光子学为太阳能转换提供了新的进展。在太阳能转换领域,我们正加速开展新的基于纳米光子学让太阳光子在整个光谱范围从紫外到红外有效率地被吸收和转换,并且有效率地转换为电能方面的研究(比如直接或者电化学的转换)。纳米技术也为热电和能量储存方面的研究提供了新的途径,我们正追求把它们和太阳能获取整合在一起从而提供广泛的能源解决方案。

燃烧驱动全气相碘激光器需要通过燃烧产生所需要的氟原子,但是用于点火的脉冲源对微弱信号测试产生了严重干扰。为了解决燃烧驱动点火控制脉冲源对微弱信号测试的干扰，基于燃烧室内气体一旦点燃压力就迅速升高的特点，采用仪表、集成电路等研制了一套具有反馈控制的闭环点火控制系统。对系统的工作原理和硬件组成分别进行了介绍。实验表明，本系统既可以保证系统正常点火，又能保证系统在无干扰的情况下实现测试。

报道了采用888 nm的激光二极管(LD)泵浦Nd∶LuVO4晶体得到1 066 nm的激光输出,其对应能级跃迁为4F3/2→4I11/2。在注入的泵浦功率为18.2 W时,获得了11.3 W的近红外1 066 nm激光输出;然后采用非线性晶体LiB3O5(LBO)进行腔内倍频,获得了533 nm的绿激光输出,输出功率为4.3 W,其光-光转换效率为23.6%,光束质量因子为M2=1.3,4 h功率稳定度优于3.7%。

研究了微通道板像增强器动态范围特性，分别分析了以亮度增益、信噪比和分辨力等参数作为判断微通道板像增强器动态范围依据的可行性，形成了以分辨力和输出亮度为评判依据的微通道板像增强器动态范围测试方法，搭建了相应的动态范围测量装置，并对测量装置的组成部分进行了限制设计。对微通道板像增强器动态范围测试装置的分析显示：建立的测量装置可以实现10-5~103 lx的较宽动态范围测量，能够满足微通道板像增强器动态范围测试的要求。

针对机动平台光电跟踪系统跟踪目标需具备较强动态抗扰能力的问题，提出了一种将包含了非线性跟踪微分器、扩张状态观测器、非线性状态误差反馈三个环节的结构完整的自抗扰控制器用于光电跟踪伺服系统的速度环的思路。针对某单轴稳定转台设计了二阶自抗扰控制器，并进行了仿真研究。结果表明，该控制器对外扰变化及系统模型不确定性具有良好的鲁棒性和适应性，且能有效抑制系统中存在的非线性因素的影响。

卫星自主导航技术具有重要的**价值。提出了一种基于焦平面的红外静态地球敏感器和可见光星敏感器的天文自主导航系统。详细论述了天文导航的原理，推导了地心矢量和地心距的解算公式，分析了影响地心矢量和地心距解算精度的因素，并给出了数值仿真的结果。结果表明该系统具有体积小、重量轻、功耗小、成本低和无转动部件等优点，适用于各种轨道航天器的姿态确定与轨道确定。

研究了影响航空天文导航系统定位精度的四个因素,包括轴系制造装调与标校精度、导航星视位置精度、蒙气差修正精度和CCD光电测量精度。首先分别对这四个因素进行了理论分析,在论述轴系制造装调与标校精度的过程中,首次考虑了天文导航设备与外部设备之间的坐标轴系标定问题,并提出了利用对角位移敏感的光学测量技术来完成天文导航设备与外部设备之间的坐标轴系标定,对工程实践具有指导意义。

超光谱成像技术由于能够同时获取目标的空间信息和光谱信息，显著提高了空间遥感技术对地物的探测和识别能力，在对地观测和深空探测领域具有广阔的应用前景。总结了星载超光谱成像技术近三十年来的国内外研究现状，对国内外典型超光谱成像仪的技术指标、技术特点和应用领域进行了论述。分析结果表明：高空间分辨率、高光谱分辨率是超光谱成像技术未来的发展趋势，offner光栅色散型超光谱成像仪是一个重要的发展方向。

超分辨率技术是当今图像处理领域的一个具有挑战意义的课题。在图像获取的过程中，受到成像条件以及成像方式的各种限制，成像系统不能获取原始图像场景中的全部信息。如何提高图像的空间分辨率一直以来都是图像处理领域的热点问题，图像超分辨率技术被认为是解决这一问题的有效方法。介绍了图像超分辨率复原的一般方法，以及国内外研究进展。

在光电设备中，高位宽红外探测器由于具有高灵敏度、低噪声的特点而得到广泛应用。而通常的显示设备或快速处理只要求8位数据宽度，所以需要将高位宽的图像数据压缩至８位位宽。但是如果压缩方法处理不当，可能会造成原有信息丢失，在显示图像中表现为图像细节的损失。通过对FLIR公司数字图像细节增强(DDE)技术的分析，比较了DDE技术与以往常用红外图像动态范围压缩算法的区别，总结并提出了符合DDE思想的红外图像动态范围压缩细节增强算法，该算法在全面增强图像细节的同时能够抑制图像背景中的杂波，增强弱小目标，既满足图像显示的视觉效果，又有利于在图像上进行目标提取。

从海面目标红外辐射特性研究的具体需求出发，给出了一种用于生成海面目标红外图像的仿真算法，在此算法基础上提出了一种基于DSP阵列的海面目标红外图像实时仿真系统，并对其系统构成、DSP阵列硬件实现、仿真算法并行处理等内容进行了具体描述。仿真实验结果表明该系统能满足海面目标红外图像实时仿真的基本要求，在同等仿真精度下其仿真实时性远高于其他通用计算平台。

红外成像目标模拟器是红外成像半实物仿真系统中的关键组成部分,基于微机械技术发展起来的MOS电阻阵列是红外图像生成器的重要发展方向。其中红外图像生成的质量是设计和研制红外成像目标模拟系统需重点考虑的问题。多种原因导致电阻阵列具有一定的非均匀性,因此在使用之前必须对其进行非均匀性校正。结合实际应用,阐述了基于MOS电阻阵列的红外成像目标模拟器的非均匀性产生机理,建立红外目标模拟器的非均匀性修正数据库对红外目标模拟器的图像数据源进行校正和补偿,产生校正后的图像数据,完成对红外目标模拟器存在非均匀性的离线修正。

半导体光放大器(SOA)因其具有良好的光-光互作用特性,包括交叉增益调制、交叉相位调制、交叉偏振调制以及四波混频等,在全光信号处理技术中已经获得了广泛的应用。利用SOA与光纤反馈可构成环形腔激光器S-FRL。在S-FRL中将SOA的光-光互作用特性与反馈条件相结合,可以改变S-FRL的起振、抑制、选频等多种状态,从而构成不同功能的全光信号处理器件。在分析S-FRL激光振荡原理的基础上,提出了双环耦合的S-FRL,并以此为基础构成一种双环耦合的双稳态触发器,进而构成一种同步脉冲展宽器;还提出了一种级联的S-FRL,由此构成一种基于负逻辑的全光判决器。

针对红外图像特别是红外弱小目标图像的特点,提出了一种基于改进型平台的直方图均衡算法。在设置统计上限平台阈值的基础上,设置了累计直方图上限阈值,并用修改的映射函数算法对图像进行均衡化处理。算法中的上限统计平台阈值对噪声进行了适当抑制,累计平台阈值自适应控制映射动态范围,从而克服了平台直方图均衡化对动态范围较窄的红外图像过分拉伸的缺点。相对平台直方图的均衡算法,该方法能够对多种复杂场景增强图像整体效果,在抑制噪声的同时较好地保持了图像细节。

车牌字符识别是车牌识别系统中的关键环节。采用图像处理和神经网络相结合的方法设计新的车牌字符识别算法，先对分割出的车牌字符进行归一化处理，然后进行SOBEL边缘检测和角点特征提取，最后输入BP神经网络进行训练、识别，其中BP神经网络模型属于改进型神经网络。通过一系列神经网络训练和仿真实验，车牌识别速度和正确率得到了明显的提高。

针对图像特征点提取中在固定的角点量阈值时，由于拍摄物体自身纹理受光照的不均匀，可能会引起角点的提取效果不佳的现状，提出一种角点量自适应选取方法。阐述了角点量自适应选取方法的增点法和删点法两种实现形式，并分别通过对模拟和实拍图像特征点的提取，定量和定性验证了自适应角点量阈值方法相对于固定角点量阈值方法的优势。

为了提高气球载雷达系留缆绳损伤检测中的图像质量，提出了一种多尺度多结构形态学的小波融合去噪方法。首先对噪声图像进行小尺度多结构元素的形态开-闭(OC)运算，然后再进行较大尺度多结构元素的形态开-闭运算，利用小波融合技术将运算结果进行融合，最后进行了仿真验证和性能分析。结果表明，采用该方法得到的峰值信噪比(PSNR)普遍高于传统的去噪方法，在抑制噪声的同时较好地保护了图像的细节和边缘信息，尤其在噪声密度较大时，优势更加明显，峰值信噪比能高出十多dB，而且对随机噪声和椒盐噪声均能获得良好效果，具有较强的适用性。

介绍了目标识别系统的组成和工作原理，阐述了其关键技术和主要技术途径，通过收集目标各种角度下的图像，建立了军用目标图像模板库和目标识别系统，并进行了试验验证，目标识别结果证明了该技术方案的正确性和可行性。建立的目标识别系统能较好地弥补现役红外系统的缺陷，适应各种复杂的气候条件，提高我国舰船对**目标的识别能力，满足舰船对光电设备应具有的目标识别能力的迫切需求。

针对路灯照明系统,设计了一种照度均匀和亮度均匀的LED路灯透镜。通过分析LED光源角度分布与目标面照度的关系引用了一种简化的线性校正函数。不同的道路亮度系数,选用合适的K值,设计基于自由曲面的亮度均匀路灯透镜。利用光学软件进行仿真,结果显示中间向边缘逐渐减弱的渐变照度分布有利于路灯照明亮度的均匀。通过注塑成型工艺加工了该透镜,并制作了一盏路灯进行配光和照度的测试。结果表明该透镜设计满足渐变照度分布的矩形光斑照明。采用Dialux软件对路灯照明效果进行评估,显示该路灯透镜设计,横向和纵向亮度均匀性达到0.6以上,满足道路照明的亮度均匀性要求。

根据谐衍射透镜的特点以及非球面校正像差的独特性能，将谐衍射面制作在非球面基底上制成单透镜，该单透镜应用于红外系统中，能够在两个波段1.8~2.4 μm和3.4~4.8 μm内同时较好地校正系统的色差,有效地校正此单片镜系统的像差,在设计波段内大幅度提高了衍射效率，成像质量接近衍射极限。

研究了同心光学系统的成像特性以及设计方法,分析了厚透镜的成像理论。设计了工作在3.7~4.8 μm、视场15°的红外同心光学系统,该系统具有接近衍射极限的成像质量。对红外同心光学系统各个视场的传递函数进行了测试,结果表明该系统具有较好的成像质量,且成像特性和同心光学系统的成像原理是一致的。