光场偏振态的空间不均匀性对光束聚焦、传播、照明、成像等方面具有奇异的效应。本文将举例说明在光学元件的外周施加确定的应力可以用于对波束传播的基本特性的研究,而且还能获得一些应用,比如旋光器件等。

针对红外与可见光图像特点，提出一种基于小波包变换的融合算法。该算法先对源图像进行小波包分解，得到低频分量和各带通方向子带分量，并对不同分量采用不同的融合规则进行融合处理，得到各融合系数，然后经小波包重构获得融合图像。该方法可提取源图像细节信息，取得较好的融合效果。

图像匹配技术广泛应用于各种图像处理任务,如图像拼接、机器视觉等。通常匹配算法的精确度只能达到像素级别,但在很多图像处理任务如超分辨率重建中需要亚像素精度的图像配准。提出了一种基于相位相关的亚像素图像配准算法。根据两幅离散数字图像的相位相关矩阵中的最大值以及其附近若干点可以拟合估计出实际的峰值位置,进而实现两幅图像的亚像素运动估计。提出的算法针对热像仪采集的红外图像进行匹配实验,实验结果表明该算法精度相比通常的亚像素匹配算法较高,且具有更好的实用性。

针对中短波碲镉汞(MCT)红外焦平面探测器的使用要求,设计了用于混合集成和单片集成且尺寸大小与探测器像元结构匹配的方形底折射微透镜阵列。采用热熔成形和(反应)离子束刻蚀转移技术制作了多种红外材料微透镜,如Si、Ge、GaAs、蓝宝石以及红外玻璃(IRG-103和IRG-104)微透镜。针对混合集成和单片集成的不同要求,选用多种光刻胶如AZ6112和AZ6130等不同厚度的胶以及SUN-120P低熔点正型光刻胶,进行热熔和刻蚀实验,遴选分别适用于混合和单片集成的光刻胶。优化光刻胶和衬底材料的刻蚀速率比,得到高填充因子和合适光学参数的微透镜阵列。探究了SUN-120P低熔点正型光刻胶的特性和通过离子束刻蚀转移视线实现零间距透镜的工艺。最后介绍了与MCT红外焦平面阵列器件的集成方式和工艺进展。

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波红外线列焦平面,得到了每个像元校准后的相对响应光谱,提取了峰值波长、截止波长等参数在线列上的分布情况,实现了对焦平面全像元的相对响应光谱测试。

低温光谱是红外滤光片一项重要的考核参数,采用傅里叶光谱仪测试了红外滤光片在安装滤光片架前后的常温和85 K低温光谱,同时利用有限元分析方法模拟了85 K的红外滤光片安装滤光片支架前后的形变和应力,分析和比较了试验结果,为进一步优化红外滤光片的可靠性设计提供了参考。

激光显示消散斑问题是激光显示的重要研究课题,是阻碍激光显示真正实用化的一个关键难题。综述了国内外已有的消散斑方案的优劣以及可行性,并重点分析了双屏幕振动消散斑方案。在此基础上,提出了新的三种理论消散斑方案:铁电液晶消散斑,波导扰动光纤消散斑和旋转散射片消散斑。

啁啾脉冲光束的远场特性对其具体应用具有重要意义。利用夫琅禾费衍射积分公式导出了啁啾脉冲高斯光束远场光强分布的解析式，并通过数值计算分析了啁啾参数对远场分布的影响。结果表明，脉冲光束的远场中心光强随着脉宽的减小而增大，其远场轴上功率谱随着脉宽的增大而减小，与普通脉冲高斯光束相比，脉宽的变化对于啁啾脉冲光束的影响更大。脉冲光束的中心光强也随着谱宽的增大而增大,但啁啾参数的变化不会对其产生影响。

为了建立棱镜型光热偏转光谱法的理论框架,采用棱镜的光色散特性研究了激励光源对待测样品表面周期性照射情况下的探测光偏转角与光热信号之间的解析关系。得到了棱镜型样品表面周期性变化的偏转角表达式。实现结果表明,该方法比传统型光谱法具有理论模型简单、实验容易实现、分辨率高、灵敏度高等优点。

设计了一种远程多点光纤传感系统用于大范围对象测量,其结构为一个本地控制节点通过双向光纤链路串联所有远端传感节点。在本地控制节点共享光源、光电检测器等光电器件,并结合虚拟仪器实现数据处理电路;而远端传感节点仅包含敏感元件、无源光器件构成的光路,并能直接实现时分复用。以3节点系统的甲烷气体检测为例进行实验和计算,结果证明该方案能够有效工作,通过循环检测可使首个传感节点的相对误差降至0.2%以下。

针对无线光通信工作频率高、通信频带宽、数据传输能力强、传输距离远的特点，提出建立水下无线光通信自组织网。为解决水下无线光通信点对多点通信的问题，提出了一种组合折反射镜，为建立移动自组织网（Mobile Ad hoc Network，MANET）提供条件。研究利用OPNET对按需距离向量协议（AODV）进行仿真，通过设置移动节点参数模拟水下无线光通信自组织网，分析了不同网络规模、不同节点速度、不同发包率对网络的吞吐量、时延、误比特率等性能的影响。仿真结果表明，AODV在节点速度5 m/s~10 m/s以下，网络规模10个节点左右，发包率小于20 packets/s时对网络拓扑变化的适应性较好。

利用脉冲调制雷达信号的间歇性工作特点，不同波长的激光与雷达信号进行时分调制。啁啾光纤光栅将已调制射频信号的一串光脉冲序列进行反射延时，不同波长的激光序列在不同位置反射后产生不同时延。对载波频率等于4 GHz的脉冲雷达信号进行实验测量，结果表明4个阵元的延时值与波束指向的理论延迟值一致，满足系统设计要求。

高精密轴承是一种圆柱型零件，针对圆柱型零件高曲率表面缺陷及外形尺寸不能同时进行在线检测的问题，设计并实现了基于机器视觉的在线检测系统。检测时，为了解决金属件表面反光的问题，设计了专用的光源系统和照明方式，通过光学系统和机械旋转平台的配合，圆柱型零件在旋转的过程中被光学系统成像，从而可以采集到完整的圆柱面图像;经过快速的图像处理技术，可以检测到微米级的轴承表面缺陷及外形尺寸。检测结果表明系统具有高效率、精度高、易于使用等特点，可有效解决高精密轴承表面缺陷及尺寸在线检测的问题。

为消除机载姿态角扰动对航空遥感的影响,设计了由横滚和方位组成的两轴稳定平台,该平台通过减振器与载机固联隔离高频扰动,通过伺服控制系统隔离低频扰动,并实时跟踪当地水平面和飞行航线。系统以TMS320F2812为核心微处理器,对POS中MEMS陀螺和欧拉角进行采样,将其采样结果经超前-滞后控制算法输出PWM给直流伺服电机,对平台进行实时控制;针对光轴偏移的问题,提出控制模式切换法,即瞬态工作域采用单闭环速度环控制和稳态工作域采用双闭环位置,速度控制消除了光轴漂移现象。最后给出系统仿真及试飞试验结果,结果表明该平台具有良好的抗扰能力和较强的跟踪能力,满足系统的要求。

基于亮度-对比度传递技术提出了一种红外和彩色可见光图像的融合方法,该算法通过对红外图像和可见光图像在HIS空间进行二次融合,保留了可见光图像的颜色特性,并获得一幅具有良好亮度和对比度效果的融合图像。实验结果表明该方法融合噪声小、细节缺失少、融合速度快。

提出了一种以联合变换相关器和离散余弦变换为基础的数字水印方法。利用联合变换相关器光学加密系统对需要隐藏的信息进行加密,然后嵌入到宿主图像8×8分块的离散余弦变换中频系数上。与其他基于双随机相位编码的数字水印技术相比,该技术在加密阶段和解密阶段的密钥相同,省去了制作复共轭密钥的麻烦。数值仿真结果表明,这种数字水印技术具有很好的不可见性和很高的安全性,对JPEG压缩、剪切、滤波和加噪声等多种数字图像处理操作都具有很强的鲁棒性。

基于量子点荧光粉白光发光二极管(WLED)是由蓝色GaN芯片和发红光及绿光的CdSe/CdS/ZnS量子点(QDs)组成。因为CdSe量子点的发射波长可在510~620 nm之间调节,导致了其色坐标和色差的可变。采用的CdSe量子点是在制备无机前驱体和非配位溶剂的基础上通过合成方法得到的。实验证实温暖和寒冷白光辐射是由于色温在4 000~9 000 K区间变化;不同的偏置电压导致了颜色坐标的变化,增加工作时间在90 min内对白光发射的稳定性进行分析得到稳定光谱。

设计了舰船姿态信息测量系统,主要用于舰载惯性导航系统试验测试。在分析系统测试原理的基础上进行总体技术方案构建,对惯性测量单元、旋转调制系统和温度控制系统进行了重点设计,完成了导航解算方案和姿态误差仿真试验。试验结果表明,所设计的各部分工作正常,满足系统的总体要求。为将来实施舰载惯性导航装备试验打下良好基础。

光电测量技术由于具有抗干扰和非接触的特点，在工业生产中被广泛应用。介绍了一种基于空间滤波原理的非接触速度测量方法。该方法将传输光栅作为空间滤波器，对运动信号进行滤波，由光电检测器检测信号，处理后得到速度信息。通过仿真和实验证明该方法具有很高的测速精度，能够在实际应用中得到推广。

针对大中口径舰炮对海射击训练时，缺少设备测量相对靶船中心的弹丸落点散布精度，提出了一种利用舰载光电跟踪仪交汇测量方法。以靶船型值为基准，利用靶船型值在屏幕上的像素尺寸，求出相对光电跟踪仪电视中心的弹着点线及偏置角，将两艘舰艇光电跟踪仪分别测量出的两条弹着点线相交，即可求出相对于靶船中心的脱靶量。给出了交会测量弹着水柱的数学模型，对测量精度进行了分析，计算结果表明脱靶量误差小于3 m。

基于切换式两档变焦光学装置,设计了一种焦距600 mm/1 200 mm可变,靶面尺寸10.4 mm×7.6 mm,工作波段400 nm~700 nm,通光口径为136.6 mm/170 mm,最大畸变小于0.2%,传递函数值在空间频率60 lp/mm处不低于20%的光学系统,该系统经指标及像质测试、环境例行试验、实景成像试验的验证,系统各项技术指标均满足某军用测量设备的要求。