对于光纤激光器,其光输出光束性能的好坏与反馈回路中的光纤的质量有直接关系。就光纤激光器用光纤做出阐述,综述了光纤的基础知识,介绍了稀土掺杂光纤、光纤激光器与放大器平台,最后对新兴的光纤技术以及未来发展趋势做出展望和结论。

高清视频数据量大给视频传输和存储带来困难，单纯增大带宽和存储容量已不现实。依据H.264视频压缩标准原理和TI高性能Davinci处理器特性，设计了基于DM6467的DSP(/ARM)+FPGA架构的高清视频压缩实时显示和存储硬件平台，并给出了H.264压缩算法实现方法。通过对视频序列进行验证，仿真结果表明，在峰值信噪比较高时，仍能得到约20倍的压缩比，同时具有良好的实时性。

针对雾天降质图像对比度低的问题，提出了一种基于修正直方图的图像增强算法。统计图像的直方图时，每个像素分为两部分，一部分累加到当前像素灰度级，剩余部分按灰度级平均分配，实现直方图的修正，然后根据修正直方图产生灰度映射函数，由于每个像素只有一部分累加到当前灰度级，这样可以避免局部图像的过度增强。实验表明，该算法比经典的直方图均衡化算法、局部直方图均衡化算法有更好的增强效果。

提出了一种新的红外弱小目标检测方法,在对红外图像进行背景预测的基础上,对残差图像采用小波变换方法增加对弱小目标的检测率,有效地提高了检测算法对低信噪比红外图像中弱小目标的检测性能。通过实测的星图数据与传统方法进行了对比和分析,证明了该方法适用于非平稳背景中低信噪比目标的检测。

为提高图像盲复原处理效果，提出了经验法、拟合高斯点扩散函数法,以及符合Kolmogorov谱函数的初值选取方法等三种初值选取方法。引入泽尼克多项式参量化表示点扩散函数，应用极大似然迭代盲解卷积算法对模拟模糊图以及木星观测图进行了复原处理。计算结果表明，符合Kolmogorov谱函数分布的初值方法以及拟合高斯点扩散函数方法得到的图像复原结果较好。

介绍了高光谱图像的数据特点,描述了非监督分类和监督分类算法,以及评价分类效果的方法。利用森林场景高光谱图像,对K值聚类算法、最小距离分类算法和光谱角度填图算法进行了实验验证,并对不同算法进行了评价。试验结果表明,监督分类,尤其是光谱角度填图方法的效果要明显好于非监督分类方法。

将云看作由众多冰水同心球粒子所构成，建立冰水同心球模型。模拟冰水混合云，计算可见光(0.66 μm)和近红外波段(1.64 μm和2.14 μm)的反射函数和光学厚度，建立查找表。选取MODIS卫星数据中1通道、6通道和7通道数据，用最小方差拟合法反演光学厚度、有效粒子半径，和MOD06数据中的光厚度和有效粒子半径对比结果较一致，实验结果表明提出的冰水混合云的反演方法具有合理性。

对比度增强在图像处理系统中常用来提高降质图像质量或增强图像细节。从优化问题的角度来处理图像增强,提出了用混合智能算法,结合细菌觅食优化算法和粒子群优化算法的优点,对图像增强算子的参数进行优化,使图像质量达到最佳。使用的增强算子取决于源图像的局部灰度信息和全局统计信息,采用的适应度函数是基于图像的边缘信息和熵信息。仿真和实验结果表明该方法不仅能实现图像对比度增强还能有效提高目标图像的细节,并有效抑制噪声。

为了满足微光条件下的观测成像,设计了一款基于红外、微光融合技术的图像目标侦察系统。该系统在扫描搜索范围内能恒虚警率地定位目标及其相对背景位置,并且自动地跟踪、增强、加亮和染色,然后报警,在进一步增加成像清晰度的同时确保侦察人员对周围保持警觉。本系统基于51单片机和FPGA芯片得以实现,体积小、重量轻、方便安装和使用。通过多次功能仿真以及板上验证,该系统具有较高的执行效率,并且具有良好的侦测能力。

随着激光测距仪的应用范围越来越广,紧凑型的测距仪需求量也越来越大。研制的高精度紧凑型中远程人眼安全激光测距模组,采用小型灯泵浦人眼安全激光器作为发射激光源,将激光器中的调Q晶体与工作物质键合,并在电气以及光机上做了改进,使得整机尺寸小于150 mm×100 mm×70 mm,重量1 kg。具有多目标测距和距离选通功能。经过外场测试,作用距离大于20 km,测距精度±3 m。该测距模组结构紧凑、测程远、测距精度高,适装于多种光电系统。

针对传统标定方法标定时间长、转台要求高等工程实现困难的问题,提出了一种快速标定方法。该方法基于简化的惯性组件误差模型,设计了7位置转动标定编排方案,并对减振器变形引起的标定误差进行了分析,利用带温箱的转台实现组件温度补偿。试验结果表明该方法只需要30 min即可完成一组误差参数的标定,标定精度与传统方法相当。

经典Kalman滤波器不适用于大失准角情况下的传递对准，故只能采用非线性滤波器进行失准角的次优估计，其工程实现效果无法满足惯性姿态系统对姿态精度的要求。针对上述问题，提出了动态解析对准与传递对准相结合的大失准角传递对准算法，设计了“速度+角速度”匹配的传递对准滤波模型。该算法利用动态解析对准算法完成大失准角的初步补偿，解决传递对准非线性误差模型无法进行线性化的问题。基于Kalman滤波最优估计理论，设计FIR低通滤波器完成观测信息去噪滤波，实现姿态失准角的最优估计补偿，以达到惯性姿态系统大失准角条件下快速精确传递对准的目的。试验结果表明，在大失准角条件下，惯性姿态系统可在50 s内完成方位精度为3′、水平姿态精度为1′的初始对准。

星敏感器是一种通过观测恒星位置，直接提供运载体在惯性空间中三轴绝对姿态的光电仪器。星图处理是星敏感器的重要工作内容之一，关系到后续星图识别的正确进行。处理方法需要能够有效地降低噪声，抑制背景，并正确提取出图像中的恒星目标。从分析星敏感器实际获取的星图特性入手，提出了相对应的图像处理算法。最后，进行实际测星试验，验证了星图处理算法的正确性和有效性。

为了提高传统速度加姿态匹配传递对准方法的快速性,设计了一种改进的传递对准方法,该方法提出在子惯导初始化之前利用主、子惯导陀螺和加速度计测量信息进行短时间的预对准,并设计了速度加姿态匹配的传递对准滤波模型。与传统传递对准方法相比,通过在预对准阶段直接计算主、子惯导之间的安装误差矩阵,子惯导进行初始装订时可以得到较小的初始姿态误差,从而使传递对准滤波器能够快速收敛,提高了对准的快速性和精确度。试验结果表明,通过预对准后对准滤波器在30 s之内即可完成对准,姿态估计误差为1′,方位估计误差为1.5′,比传统传递对准方法具有更好的对准性能。

大口径光学反射镜的材料选择与研制一直是空间光学系统的主要核心技术，采用凝胶注模成型（Gel-Casting）技术一次性完成1.45 m碳化硅反射镜镜坯成型，再经1 700 ℃反应烧结得到一块完整的碳化硅镜坯。介绍了大口径轻质碳化硅反射镜镜坯的基本结构,系统阐述了SiC反射镜镜坯的制备工艺。结合金相显微镜、XRD物相分析及力学性能测试对SiC镜坯的组织结构进行分析，测试数据表明：1.45 m碳化硅反射镜镜坯的密度≥3.0 g/cm3, 抗弯强度≥330 MPa, 弹性模量≥340 GPa，轻量化率＞74%。碳化硅反射镜镜坯的力学性能均能满足空间光学系统设计的要求。

微扫描有多种应用方法,若应用方法选择不当会增加控制难度或引入新的成像问题。介绍了一种基于聚焦透镜的微扫描应用,包括应用原理及组成、应用实例及其装调、应用效果。实践表明,这种微扫描方式不仅提高了焦平面阵列的成像质量,而且没有引入新的成像问题,可以满足红外焦平面阵列成像的需求。

传统的光电跟踪伺服系统滑模控制中,对目标位移信号微分以求取速度、加速度等运动状态的方法会影响控制的精度和稳定性。针对这一缺点,提出了基于改进容积卡尔曼滤波(CKF)的二阶滑模控制算法。基于系统原理,建立了系统模型;应用限定下界法改进了CKF算法以提高目标状态估计的准确度;应用超螺旋算法设计了二阶滑模控制器,并将滤波预测的目标状态作为系统输入进行仿真实验。结果表明,相对于传统的二阶滑模控制,所设计的控制方法提高了控制精度,减小了抖振,且具有更好的稳定性。

采用外场试验进行机载光电搜救设备的训练和系统联调需要消耗大量的人力物力，针对这一问题，基于Vega Prime开发了一款机载光电搜救模拟仿真系统。该系统能够模拟光电搜救设备的所有功能，接收并响应操控手柄命令，输出PAL格式视频信号。仿真结果表明，该系统对光电搜救设备的研制具有指导意义，可以提高研发质量、缩短研制周期，降低成本。

利用平面波展开法针对三角晶格二维光子晶体的禁带结构进行了数值模拟，研究了不同浓度的NaCl溶液和酒精溶液对光子带隙的影响。选用砷化镓为三角晶格光子晶体的背景材料，这两种溶液分别为三角晶格二维光子晶体的空气孔介质材料。当不同浓度和不同折射率的NaCl溶液和酒精溶液注入光子晶体中，TE模式不出现带隙，而TM模式出现宽度不同的五种带隙，为方便选取了最大禁带宽度为参考数据。

为了解决强噪声背景下微弱光信号检测难的问题，介绍了一种基于锁相放大原理的微弱光信号检测系统。系统采用对1 550 nm的DFB激光进行调制的方法产生前级信号，利用PIN光电二极管产生的电流信号作为原始信号，经过前级放大、锁相放大及低通滤波电路还原调制信号。系统采用OPA124作为前级运放，AD630作为锁相放大器，参考信号和调制信号均由DDS芯片AD9850产生。滤波电路、移相电路和调制电路均采用高精度运放OP07来设计。实验结果表明，该系统具有很高的线性度，灵敏度为4.51 V/V，精度大于0.05%，是一种高精度、高实用性的微弱光信号检测系统。

针对模板匹配算法计算量大,难以解决目标形变、光照变化、遮挡等情况下的跟踪问题,提出了一种结合Kalman滤波的模板匹配跟踪算法。通过Kalman滤波预测下一帧图像中目标的位置,缩小目标搜索范围,以减少模板匹配计算量,满足目标跟踪的实时要求。采取自适应模板更新策略,根据目标的变化情况更新模板。在目标被短暂遮挡时,采用Kalman滤波预测目标的状态,继续稳定跟踪。实验结果表明,算法明显优于单独使用模板匹配算法,当目标被遮挡时仍可以稳定、实时跟踪,具有良好的鲁棒性。

提出了一种利用自准直效应基于TM模式二维光子晶体的1×5光分束器。该结构由两个环形谐振腔级联而成,每个环形谐振腔有4个可改变介质柱半径的分光镜。首先运用多光束干涉原理分析光分束器中各个端口的透射谱,按照设置的比例对8个分光镜进行合适的组合,自准直光束即可从5个出口出射,达到1×5分束器的效果;然后利用时域有限差分软件方法来对数值进行模拟,其结果和理论值吻合地较好。该结构尺寸较小,自由光谱范围大,在未来的高密度集成光路中会有较好的应用前景。

采用氨水共沉淀法制备了Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体，并在其中分别加入助烧剂SiO2和CaCO3。利用XRD、SEM及荧光光谱分析了不同助烧剂对Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体烧结活性的影响。XRD测试结果表明，助烧剂SiO2和CaCO3不能促进Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体的结晶。SEM照片观察发现，SiO2的助烧效果较好，能促进Nd∶YAG激光陶瓷前驱粉体的烧结，增加了前驱粉体的烧结活性，并且通过荧光光谱分析发现，助烧剂不改变Nd3+的4F3/2—4I11/2荧光发射。