超分辨定位成像打破了衍射极限，使得光学成像系统的分辨率可以达到 20~50 nm。传统的超分辨定位成像无法获取荧光分子的光谱信息，因此，研发了一种基于光栅的光谱光子定位超分辨成像技术(SPLM)，能够同时获取单个分子的空间位置信息和光谱信息。 SPLM可以用于多分子超分辨成像，并且能够分辨发射光谱高度重叠的荧光标记物。此外，针对常用的光学诊断技术 OCT，研发了一种可见光 OCT(Vis-OCT)，弥补了传统 OCT无法用于氧代谢成像的缺陷，并将该技术用于致盲性疾病的研究。

目前电气领域绝大部分材料为高分子复合材料，用常规的机械与物理检测方法经常无法达到对其内部缺陷检验要求，从实际考虑也不能使用破坏性实验方法进行检测，必须对其进行非接触的无损检测。广泛应用于复合材料内部结构缺陷的无损检测技术很多，包括射线检测、超声检测、红外热波成像检测、光全息照相技术等，其中前三种应用最为广泛，但是在电气材料领域也有很大限制。利用一种新的基于调频连续太赫兹波的方法，对电气材料多种缺陷进行检测，结果对一部分缺陷成功进行了无损检测。考虑到太赫兹波能量低同时还对非极性材料具有强穿透力，这种检测方法弥补了目前一些无损检测技术衰减快或能量高的不足，对于该领域具有积极的意义。

提出了一种基于 FPGA的光场均匀性测量同步采集方案。在大面积光场均匀性测量中，探头步进扫描法需要对大面积光场进行扫描，因此需要同时对光场测量点的光能量值及其坐标值进行采集。该方案通过设计同步采集电路对光场测量点的能量值及三维坐标进行同步采集，并保证了数据的一一对应，实现光脉冲能量和三维坐标的同步自动化采集。通过构建测试平台对光场均匀性测量同步采集方案进行测验，实验结果证明了同步采集方案的可行性和实用性。

为实现对古斯-汉欣位移的精确测量，设计了一个以一维 PSD为核心的位移测量系统。根据 PSD的原理和特性设计了后续的信号处理电路，STC89C52通过 12位 AD芯片 TLC2578采集 PSD输出的位置信号，经过处理传输到液晶 LCD1602，再通过 USB接口传输到上位机，以两种方式进行位移值显示，从而完成测量。实验结果表明，该系统在中心的测量精度较高，边缘的测量精度较低，测量误差在±10μm内。设计的系统不仅可用于对古斯-汉欣位移的测量，也可以用于其他微位移测量的实验中。

针对当前海防领域中雷达存在无法对目标进行清晰识别及光电设备存在受气候条件影响大、发现目标能力弱等问题，提出了将雷达与光电设备综合运用于海防监控领域，对两者之间协同探测工作流程、光电受引导后自适应搜索目标及目标位置精确标定等关键技术进行深入研究。利用雷达与光电各自的技术优势，弥补相互的应用缺陷，实现了雷达与光电在海防监控领域的协同探测等功能。该技术整体上将雷达或光电单型设备的探测概率平均提高了 1.2倍，定位精度<40m，大幅增强我国对近海状况管控和对可疑船只的侦察监控能力。

光通信系统中，高阶调制技术能以较低的电子速率实现更高的系统容量和更高的频谱效率，四阶脉冲幅度调制(PAM4)为以太网高速通信提供了一种有效可行的解决方案。为了满足集成化、低成本的需要，提出一种 PAM4传输方案，并利用商用 2.5GHz光器件通过双通道耦合的方法，实现了 5Gbit/sPAM4信号的传输实验方案; 并设计一种离线 DSP方案，对传输实验结果的数据进行优化。测试结果显示得到了较好的眼图，表明该方案应用于短距互联，可提高系统传输效率。

运用单相位屏近似法研究了轨道角动量纠缠 W态传输通过 non-Kolmogorov湍流的纠缠退相干。数值分析了湍流参数和光束参数对轨道角动量纠缠 W态演化的影响。研究结果表明大气湍流的谱指数和内尺度越大，湍流的折射率结构常数和湍流的外尺度越小，轨道角动量纠缠受 non-Kolmogorov湍流的影响越小。此外，光子轨道角动量量子数越大且拉盖尔高斯光束的束腰宽度越小，轨道角动量纠缠受 non-Kolmogorov湍流的影响越小。

基于倏逝波理论，利用熔融拉锥技术，采用多种光纤，研制出了一种可以用于激光集束的多芯的全光纤器件。这种器件具有插入损耗小和器件芯间平行度高等优点。现已研制成功 19芯和 37芯光纤集束器，插入损耗＜1 dB。这种新型光纤器件为光纤放大网络(FAN)集束提供一体化的阵列集束光纤，提高空间利用率，便于在大规模使用光纤的环境中应用。

超材料与超表面因表现出天然材料所不具备的新奇性能而在光集成、光通信、微纳光学、隐身、超分辨成像与传感等众多领域显示出巨大的应用潜力，是国际学术前沿的热点研究领域，曾先后三次被 Science评为年度全球十大科技进展之一。主要介绍了超材料与超表面的构成、性能特点及其应用，并简单介绍近期在超表面方面的研究工作进展，主要包括光栅结构超表面在波前整形、灵活调控 Fano共振和远场超分辨成像等领域的应用。

基于单目多视角影像完成场景的三维重建，首先从飞机航空影像中采用飞机及相机等各种信息提取出关键帧，然后对关键帧采用 SIFT特征提取算法完成特征提取，提取出特征后采用比较最近邻与次近邻比值的方法完成特征点对匹配，为了提高匹配的鲁棒性，同时使用 KVLD算法来完成误匹配点对的剔除。之后通过匹配点对计算出两两视图之间的旋转平移矩阵，从而进一步计算出全局坐标系下视图的位姿信息。根据视图的位姿信息通过三角化计算出匹配点对之间的三维稀疏点云，然后采用捆集优化策略来不算迭代优化，求出最佳的重投影矩阵，并优化稀疏点云。最后，在稀疏点云的基础上采用基于面片的三维多视角立体视觉算法进行稠密重建，并粘贴纹理得到可视化的场景三维点云模型。采用该方法能够仅根据多视角拍摄的图片快速、鲁棒地生成场景的三维重建模型，具有一定的应用价值。

利用安装在输电线路上的分布式光传感风速监测系统，通过分析风速时-空分布特征和变化趋势，捕捉到飑线风和台风对输电线路的影响，并实现其在输电线路通道运动轨迹的追踪分析：飑线风从线路大号端向小号端移动，影响时长不到2 h；而台风过境时线路长达30 km 的档距段均处于结构清晰的台风眼中，约1 h 后出眼区，风力骤增，并通过相应的预警机制进行判别预警。实测案例表明，基于分布式光传感的风速监测技术能够有效实时监控大风对输电线路的影响情况，为电力部门针对其范围及程度制定相应的运维措施提供第一手的数据支撑，也可为气象部门研究大风活动提供一种重要的数据来源。

红外弱小目标成像面积小、可用特征少，目标检测极易受背景杂波干扰，因此，如何准确地检测复杂场景下的弱小目标成为一个技术难点。利用卷积神经网络强大的特征提取能力，基于全卷积神经网络设计单帧红外图像小目标提取网络，准确提取出小目标位置，并基于序列相关性，时空域能量累积增强弱目标的强度，通过自适应滤波器滤除孤立噪点，最终准确地提取出红外弱小目标。实验结果表明，相较于传统算法，本算法信噪比及信噪比增益都最高，比目前实用的 Tophat算法提高 1以上，结果表明提出的算法提取准确性更高，虚警率更低。

传统的装调方法已经不能满足中高端光学系统的性能要求，目前采用精密定心仪设备对其精细装调，最终得到高质量像质。设计了一种精密反射式定心仪设备，包括设计原理及其涉及的准直物镜、基准转台、升降台及设备显控等技术; 介绍了设计实例及其关键部件，包括准直物镜、精密转子、电控升降台及显控模块; 介绍了装调应用效果，结果显示装调镜头中每片透镜的同轴度都达到了 2μm以内，保证了像质。应用效果表明，如此设计的定心仪不仅完全能胜任高精度光学镜头的装调和中心偏测量，还可以提高装调效率。

以正方形激光陀螺所用高反射镜疵病检测为例，分析了使用激光光源照明时，微米量级划痕形疵病存在检测盲区的现象。实际使用中激光以 45°角入射到高反射镜上，疵病检测与陀螺使用时光源入射角相同，疵病形成的散射光通过显微成像光路成像在 CCD上，结合实验数据探讨了宽度为微米量级划痕形疵病的成像情况。提出了一种新颖的激光照明方式，通过将光源设计成 180°范围内无死角的全光幕照明方式克服了单一激光光源照明的检测盲区，无需旋转样品多次采集图像，避免了运动控制产生的测量误差，从而也简化了图像处理步骤，提高了检测效率和精度。

针对枪口火光触发器在强背景光下灵敏度急剧下降的问题，提出主从式火光触发技术。首先分析火光探测灵敏度的影响因素，提出适用于工程实践的火光触发器灵敏度描述方法，建立火光触发器探测灵敏度数学表达式。根据背景光对触发器探测灵敏度影响，设计主从式火光触发电路，主探测器件用于探测目标火光信号，从探测器件用于探测背景光亮度，并为主探测器实现信号处理电路增益与镜头进光量调节提供依据。设计的主从式火光触发器经验证，可有效探测 85m外鞭炮爆炸产生的火光信号，其灵敏度完全满足兵器试验中火光触发远距离的测试需求。

太阳能聚光光伏发电技术具有聚光比高、电池材料耗费少、光电转化效率高等优点，是太阳能发电的重要方式之一。介绍了太阳能聚光光伏发电的工作原理以及近年来光伏聚光器的最新研究进展，对不同类型光伏聚光器的聚光原理、设计方法和性能特点进行了分析和总结。在聚光器设计方面，采用二次聚光和光波导的方法，可以获得较高的聚光比和较均匀的能流分布，从而获得更高的光电转化效率; 在聚光器材料方面，采用聚合物做透镜和光波导，可以减轻模组重量，降低材料成本; 在生产工艺方面，采用模压和注塑的方法，降低了生产成本，易于实现批量生产，并能够更好地控制产品质量。随着光伏聚光器成本的降低、聚光性能的提高以及多结太阳能电池的发展，太阳能聚光光伏发电技术将得到更广泛的应用。