基于有机半导体材料的薄膜器件包括有机薄膜晶体管(OTFTs)、有机发光二极管(OLEDs)、有机光伏器件(OPV)和有机电致变色器件(OEC)等引起了学术界和工业界的极大兴趣。有机半导体材料的性质直接取决于其分子结构。介绍了如何通过对分子的侧链设计获得一系列具有独特性能的有机半导体材料，以及它们在OTFTs、OEC及有机无机钙钛矿太阳能电池空穴传输层中的应用。作为有机薄膜场效应晶体管的活性层，这些有机半导体材料不仅显示高迁移率，其溶液和固体膜还展现出高荧光量子效率。

为了研究三层介质减反射薄膜的散射特性减小光学薄膜的散射损耗，以多层光学薄膜矢量光散射理论为基础，利用光学薄膜的总散射损耗与光学薄膜双向反射分布函数的关系，研究了三层减反射薄膜的散射特性，即三层减反射薄膜随着层数增加双向反射分布函数与散射角的关系，以及入射波长变化对于三层减反射薄膜双向分布反射函数的影响。研究结果表明，在界面微粗糙度相关模型下，三层减反射薄膜在中心波长处，具有减反射和减散射效果,其反射率曲线呈明显的“W”形，反射率的极大值出现在中心波长处，而对于完全非相关模型,镜面反射方向上的双向反射分布函数随着波长的增加呈现出单调减小的趋势。

设计并验证了由QSFP28(四通道小型可插拔封装)光模块构成的数据中心专用传输系统，通过使用PAM4(四阶脉冲幅度调制)信号调制方法使其能在超过80 km的距离下支持4 Tbit/s的传输速率。测试结果表明，该系统对于色散与非线性具有较好的冗余，当线路损耗为18 dB时，所有通道仍然具有大于10%的冗余。该研究结果为高速数据中心中光模块应用奠定了一定的理论与实践基础。

激光脉冲加工过程中,激光光场的能量分布是确保激光加工成型质量的重要参数,对激光光场的能量扫描测量是一个必不可少的重要环节。设计了一种用现场可编程逻辑门阵列FPGA实现激光能量快速扫描测量系统。该系统在扫描过程中,通过高精度计量光栅获取指定能量测量位置信息,并同步控制能量计实时采集能量,实现激光光场能量的不间断连续快速扫描。扫描位置和激光脉冲数均可智能预置。通过对连续光场能量扫描测量实验,证明了所设计快速扫描测量系统的可行性和实用性。

针对在激光加工、医疗、通信、显示及照明等领域对高功率蓝光激光器的特殊需求，提出了一种高功率蓝光光纤耦合激光器的实现方法。多个激光二极管经非球面透镜准直后以阵列方式排列，利用反射镜可以将激光二极管阵列输出光束的间隔压缩得很小，能够将48颗450 nm单管激光二极管输出光束耦合进一根芯径400 μm、数值孔径0.22的多模光纤中，在ZEMAX非序列模式下完成仿真设计，最后实验调试结果为光纤耦合激光器输出功率156.3 W，耦合效率81.4%。实验调试结果表明，本光纤耦合激光器具有功率高、结构简单、调试方便、稳定性高、成本低等特点，在激光显示、激光照明、激光加工、激光医疗等方面具有较好的应用前景。

在高功率激光的诱导下,光学薄膜元件吸收激光能量从而使能量聚积继而产生热能,导致薄膜内的温度急剧升高。局部温度上升使得薄膜内部产生热应力。热和力的相互转化、相互作用最终导致薄膜层的熔化、破裂等破坏。从热力学理论出发,建立了单层薄膜内部温度场模型,利用积分变换法求解并获得了温度场数值分布,用Matlab对温度场的分布进行了仿真,得到薄膜任意时刻在厚度方向及半径方向的温度分布。结果表明,所获得的数值解准确反映了激光诱导光学薄膜所造成的温度效应,为薄膜设计与制备以及激光薄膜损伤识别研究提供了理论基础和依据。

激光测距接收系统中,雪崩二极管偏压与增益密切相关,从而最终影响其测距能力。通过设计偏压自适应数字控制平台,以单片机作为偏压控制单元,DSP作为信号处理单元,可根据环境温度以及测距目标信号和噪声的幅度对APD的偏压进行实时调整,实现APD偏压对测试环境的自适应功能。实验表明,APD偏压自适应平台对不同环境温度、光照强度和能见度等环境条件均具有较好的适应性,不仅可以较好地控制激光测距仪的虚警率(测试过程中无虚警),而且可以提升其在强光照以及不同能见度条件下的信噪比,强光照时信噪比提升了0.48 dB,能见度为8 km时信噪比提升了1.68 dB,能见度为5 km时信噪比提升了0.88 dB,能见度为3 km时信噪比提升了0.02 dB。

为有效降低飞行员在飞行任务中的多任务并行处理时的繁重精神和工作负担，研究了机载嵌入式综合信息处理系统软件设计，包括数据处理及显示部分。态势处理软件采用了消息队列的方式，合理分配了各任务的优先级。采用了看门狗机制，增加了机载信息处理系统软件的自适应重启功能。数据显示软件采用了类的思想对界面进行了设计。使飞行员直观、方便地对接收到的信息进行观察、处理，与地面通信站或其它平台进行有效交流，及数据共享。设计的嵌入式系统软件已成功运行于VxWorks平台上，并在机载信息处理系统中稳定、可靠地工作。软件平均失效时间MTTF超过1 000 h。

建筑垃圾的处理事关环保建设，是当前建筑领域亟待解决的问题之一，而目前建筑垃圾分拣设备的主要技术瓶颈是相近比重物质的分选。结合建筑垃圾的特点，采用颜色识别方法来解决相近密度物质分选这一技术难题。通过基于HSV的阈值分割算法和K均值聚类算法对建筑垃圾图像进行实时采集和处理，对不同颜色的建筑垃圾进行识别。实验结果表明，采用的建筑垃圾颜色识别方法结果与人类视觉系统判断一致，能够辨识目标砖块并确定其位置。

核相关滤波（KCF）跟踪算法应用于尺度发生变化的视频跟踪时，因为无法跟上目标的尺度变化，极易受局部特征或者背景信息干扰，导致跟踪失败和目标丢失。提出了一种基于一维相关滤波的多尺度改进。该改进通过最小化损失函数求解相关滤波器用于尺度跟踪，并在跟踪过程中在线学习和更新滤波器。改进后的算法能够实时更新尺度信息，实现多尺度跟踪。多组实验结果和数据表明，改进后的算法在目标尺度发生剧烈变化时，相比KCF算法的中央位置误差降低了60%，距离精度和成功率分别提升了4.30%和28.65%，实现对目标持续稳定的跟踪。

硅基光见子学为实现高速光通信、数据中心互连以及传感技术提供了一种高效、低功耗的片上光学解决方案。人们期待利用硅基光子器件与微电子器件的单片集成,来引发一场影响深远的“微光电子技术革命”。在简单介绍硅基光电子学及其发展史的基础上,重点对近年来硅基光电子器件、集成与应用方面的最新研究进展做综合评述。最后,展望了硅基光电子学这一新兴前沿学科的未来发展。

为了加深对涡旋光旋转多普勒效应的理解，利用广义相对论对涡旋光旋转多普勒效应进行了机理研究。首先利用坐标变换得到弯曲空间的度规张量，进而得到弯曲空间下电位移矢量和磁感应强度表达式;在此基础上，可推导出旋转系统中的麦克斯韦方程组;然后利用准经典近似条件得到涡旋光因所在参考系转动产生的角频率差;最后，基于上述结论并结合涡旋光的螺旋波阵面特性，得到涡旋光旋转多普勒效应公式。该公式与文献中通过其他方法得到的涡旋光旋转多普勒效应公式相同，证明了该方法的正确性。

为分析天线组阵窄带信号合成性能受残留时延影响的程度,给出了残留时延对合成性能影响的理论分析方法。首先建立了残留时延分布特性的仿真模型,详细描述了模型的设计思路。然后通过公式推导,提出了残留时延对窄带信号合成损失影响的理论公式。最后仿真并对比分析了不同参数条件下残留时延对窄带信号合成性能的影响,给出了残留时延引起的相位差的标准差与合成损失的关系,验证了理论公式的正确性。结果表明,残留时延引起的相位差越大,对窄带信号合成损失的影响也越大,若要求合成损失小于0.1 dB,则相位差的标准差约小于8.7°(约0.15 rad)。该方法的提出和运用有助于确定残留时延对窄带信号合成损失影响的上下限。

基于传统光干涉甲烷检测仪,可以根据干涉条纹的位移量判断甲烷气体的浓度是否存在危险,而快速、准确地提取干涉条纹的中心线便可降低测量误差提高准确度。在考虑到光源、检测环境等因素的基础上,通过现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)对图像进行预处理。首先对图像进行灰度化转换,并选用中值滤波对其进行降噪处理,然后进行二值化处理,最后选用骨架细化法提取条纹中心线。实验结果表明,该方法可有效实现对矿井中甲烷浓度检测精确度的提升,满足其实时性和准确性的要求。

为满足直升机实时图像数据与机载静态三维地形数据的融合要求,提出了一种适用于机载光电侦查系统的图像定位算法以及基于蒙特卡洛方法的误差仿真模型。通过构建摄像机坐标系、机体坐标系、载机地理坐标系(东北天坐标系)、大地直角坐标系及WGS-84坐标系,利用摄影测量原理、数字图像处理原理、视线向量原理、齐次坐标转换原理得到光电图像4个角点在WGS-84坐标系中的实际位置,在给定飞行参数瞄准线斜角近90°时,定位误差较大。该模型将为实时图像与三维地形的融合提供一种图像粗配准方法,便于将来对其进行特征点匹配等精准定位以及融合的实现。

舰炮**系统作战、训练前需进行角度零位一致性检查。针对以光电跟踪仪为真设备的简易瞄星方法的限定使用条件，对舰炮射击诸元误差进行了计算与分析。舰炮射击诸元误差分析结果表明，简易瞄星方法适用于以对海、对岸攻击为主要使命的舰炮**系统、以及以末端防御为主要使命的综合体式舰炮**系统；对于以末端防御为主要使命的分布式舰炮**系统而言，该方法有限定条件。此项研究对正确使用该方法及规范舰炮**系统角度零位一致性检查具有指导及借鉴意义。