研究了半导体材料对激光的吸收机制。运用一维热传导方程以及载流子耦合扩散方程研究了激光与半导体材料相互作用的热输运、自由载流子输运过程。分析了半导体材料的热学损伤、力学损伤，以及光电探测器的击穿损伤机制。应用数值模拟的方法对Nd∶YAG脉冲激光(1．06μm)辐照下感兴趣的半导体材料PbS内部瞬时温度场分布进行了模拟。

设计了一种粒子计数器，它可以测量粒子的动力学粒径和两个散射角下的散射光强度，而粒子的散射强度可以根据Mie散射理论从光学等效粒径和粒子折射率出发计算出来。当可以近似认为动力学粒径与光学等效粒径相同时，利用上述测量结果可以反演计算单个粒子的折射率。

激光雷达应用于水下目标探测，光信号受水体后向散射影响，导致目标对比度严重下降。一种以载波调制激光脉冲为探测信号的方法可实现对后向散射信号的抑制。利用基于蒙特卡罗的光子传输模型，模拟载波调制激光雷达水下目标探测的全过程。结果表明该方法对水下目标探测有明显改善，调制参数对探测性能有较大影响。

研制了一种基于Sagnac干涉仪的分布式光纤传感器，可实时进行管道泄漏检测与定位．阐述了该传感技术的工作原理和泄漏点定位方法，并推导了泄漏引起的光信号相位变化表达式。管道泄漏实验结果表明，水压为0．3MPa时，该技术能有效地检测到管道泄漏的发生并准确定位。

介绍了用于非球面检测计算全息(Computer－generated hologram，CGH)的设计方法和步骤，对CGH位相分布求取、载频选取、CGH与干涉仪配合校准所涉及的关键问题展开了讨论，提出了一些全新的设计理念和方法。从理论上定量分析了CGH片基面型误差、全息图样偏差、刻蚀深度不均匀性和线宽不均匀性对再现波面的影响，得出了相应的误差公式指导计算全息元件加工环节的公差分配。给出了一个设计实例，检测不确定度达到λ／20。

卫星激光通信需要进行端机远场模拟及远场测试技术研究。在室内短距离模拟远场分布的测试系统中，可以采用透镜变换，在透镜焦平面处得到远场分布。实际测试时引入点光源及平面反射镜，保证焦面位置确定的准确性。模拟卫星激光通信端机平行出射光的远场光斑，经实验检测，光斑第一、二、三级暗纹直径与远场光斑理论值比较的相对误差均小于5%。这表明，该方案可以准确模拟和测试端机远场。该研究工作对卫星激光通信捕捉概率的研究、通信研究、光链路功率的实测核准以及端机性能的整体评估有重要意义。

针对货车运行故障动态图像检测，提出无故障目标识别工作模式，解决货车枕簧丢失故障的自动识别问题。利用Haar特征提取枕簧特征信息，基于AdaBoost算法选取特征并构建层叠分类器，等比缩放搜索窗口检测货车图像，最终分选出无故障的枕簧图像，从而大大地减少了待识别图像的数量，显著地提高了人工识别效率。实验表明，该算法使用的特征简单，搜索策略高效，不受枕簧位置、缩放和旋转的影响，抗噪能力强，对分辨率低、局部遮挡、光照不足或过度曝光等质量较差的图像仍具有很强的适应性，所提出的方案能够满足全天候条件下的货车枕簧目标识别，为货车故障动态图像检测的工程化应用奠定了基础。

针对适用于低轨道卫星的圆锥扫描式红外地球敏感器地面模拟试验、标定和可靠性测试等问题，采用开有120°V型槽的扇形冷板模拟地球弦宽、金属热板模拟地球热源的方案，研制了圆锥扫描式红外地球模拟器和零姿态模拟器，其能模拟卫星在低轨道上看到的地球，提供120°地球弦宽。

第一次把DIRECT算法用于偏振模色散补偿中作为反馈控制算法的第一部分，来寻找初始的全局最优解。用著名的Hartman6函数的返回值模拟偏振度的测量值，给出了DIRECT算法对Hartman6函数全局最优解的寻找过程，通过与其它几种全局最优化算法的比较，对DIRECT算法进行了初步的评价。

介绍了表面等离子体谐振(Surface Plasmon resonance，简称SPR)传感的基本原理，利用衰减全反射方法搭建了一种成像式SPR装置，进行了溶液浓度的测量，通过引入Gabor滤波方法，对采集到的图像进行方向性滤波预处理，显著地抑制了相干噪声，提高了检测稳定性和分辨率。通过重心法计算谐振角，得到装置浓度灵敏度为。

建立了q形变光场与级联型三能级原子相互作用的非线性理论，求得相互作用绘景中薛定谔方程的形式解，利用数值计算讨论了q形变对相互作用中场压缩效应的影响并与q－偶相干光场的情形做了对比分析。研究发现，q偏离1的程度越大，q形变对场压缩效应的调控能力越强，反映出q形变的非线性行为对量子相干性的干扰以及对量子特性的影响。当q→1时，恢复为普通线性理论。和q－偶相干光场的情形做的对比分析，反映出q－奇相干光场不仅不存在压缩效应，还会弱化压缩效应。这与q－偶相干光场和q－奇相干光场存在不同的量子效应的结论完全一致。

瞬时测频技术是一项重要的电子技术。首次提出了一种基于异步光取样的频率空间压缩法瞬时测频方法。测量带宽可以从直流到40GHz，实验结果表明，响应曲线基本保持平坦响应，测频精度超过0．5MHz，可同时测量多个载波信号频率，在0．2μs或者更短时间内就可以完成一次测频。数值模拟表明，抗噪声性能可达－13dB以上，可以提取掩藏在100倍功率人为干扰中的有用信号频率。

高温熔融法制备了69．5B₂O₃－20Li₂O－(10－χ)CaO－χPbO－0．5Nd₂O₃(χ=1，3，5，7，mol%)和68．5Li₂O－(29－φ)CaO－φAl₂O₃－2La₂O₃－0．5Nd₂O₃(φ=3，7，10，15，mol%)玻璃，测量了玻璃样品的吸收和发射光谱(800nm激光二极管激发)，从吸收光谱出发，应用Judd－Ofelt理论获得了Nd³⁺光学跃起的强度参数。根据强度参数和发射光谱，计算了Nd³⁺离子⁴F_3／2→⁴I_11／2跃迁的荧光发射截面σ_eo结果显示，在B₂O₃－Li₂O－CaO－PbO－Nd₂O₃系统中随着CaO的减少和PbO的增加，Nd³⁺离子的强度参数Ω₂增大，表明样品的对称性降低；强度参数Ω₆也增大，说明玻璃样品中Nd－O键的共价性和键强降低；同时，Nd³⁺离子⁴F_3／2→⁴I_11／2跃迁的荧光发射截面σ_e的大小和荧光强度都减小。在Li₂O－CaO－Al₂O₃－La₂O₃－Nd₂O₃系统中，随着CaO的减少和Al₂O₃的增加，Nd³⁺离子的强度参数Ω₂减小，说明样品的对称性增加；强度参数Ω₆减小，说明玻璃样品中Nd－O键的共价性和键强增强；同时，Nd³⁺离子⁴F_3／2→⁴I_11／2跃迁的荧光发射截面的大小和荧光强度也都减小。

与小波变换相比，Curvelet变换更好地表达图像的边缘和细节，因此更适合多尺度图像去噪。针对软阈值和硬阈值去噪方法存在的不足，提出了基于Curvelet变换域的软硬阈值折衷去噪法，并采用不同的阈值自适应地对不同的Curvelet子带进行阈值化。实验结果表明该方法对图像中的边缘、弱的直线和曲线特征有更好的恢复。去噪后图像PSNR值更高，视觉效果更好。

基于辐射传播方程及多重散射基础理论，利用Fraunhofer近似，对颗粒媒质的多重散射光强进行了计算。研究了光学厚度对多重散射的影响，揭示了多重光散射的角分布特征，光强大小随光学厚度的变化，以及单散射引起的误差等方面的规律。为实际的颗粒媒质的光学测量等提供了理论根据。

研究和量化了拓扑和访问耦合器对光纤网络物理性能的影响。针对双总线形、星形、环形和双环形四种光纤网络拓扑，比较它们的光纤需求长度、平均传播延迟、传输衰减、最大比特率及容错。结果表明：在100个节点情况下，星形拓扑需要的光纤长度是双环形的3．8倍，而双环形的平均传播延迟是星形的3．3倍；双总线形的传输衰减最大，在10个节点情况下，要求接收器的动态灵敏度达24dB；假设使用垂直腔面激光器和渐变折射率多模光纤，使用容错耦合器导致最大比特率性能降低，双总线形和星形的最大比特率与节点数相关。这些结果可为选择光纤数据总线拓扑和访问耦合器提供参考。

火炮瞄准轴和炮膛轴的平行性直接影响火炮弹着点的散布，是需要检测的重要静态参数之一。火炮平行性测量系统基于准直方法而设计，它以右炮管中心轴线为基准，设置与基准轴平行的瞄准光路和两条准直光路，分时对准左炮管、统调镜和瞄准镜，测量它们的轴线与右炮管中心轴的平行度。该系统能够实现35mm双管火炮的近距离单人操作目视测量，也可实现实时自动判读功能。误差分析表明，该系统的测量精度可以达到70″以内，满足设计要求。

激光类型不同，其与生物组织的作用机理也不同。其中飞秒激光由于脉冲持续时间短、瞬时功率大、聚焦尺寸小的特点，使得其在超快、超强和超精细领域有着广阔的应用前景。而结构微小的细胞的动力学研究，如有丝分裂、变形和凋亡，对于了解细胞的生物和发育行为有着重要作用。且生物大分子和水几乎不吸收近红外波长的光，故考虑应用近红外飞秒激光对细胞进行手术。这种激光手术技术已用于对细胞内结构进行切割和蚀除。介绍了该技术在细胞领域中的一些应用，如纳米手术、基因转染和染色体切割等。与传统技术相比，该技术精度高，可在不损伤细胞活性的前提下对细胞进行实验。

针对易受敌方红外制导**攻击的地面**目标，模拟并计算出其红外辐射特征。通过合理的假设，将复杂的三维辐射与对流耦合传热问题简化为一维瞬态传热问题，运用多层有限差分的数值计算方法计算模拟出目标瞬时温度变化方向图，得出其动态红外特征。在此基础之上，分别研究了地面目标不同部位(顶部与侧面)隐身所需要的表面发射率与温差的关系。分析了在不同温差条件下目标隐身所需表面发射率随时间的变化关系。计算模拟得出目标与背景在一日之中都存在明显的温差，最大温差可达10℃左右。分析得出利用水雾隐身使目标与背景的温差控制在2℃以内可达到良好的隐身效果。

对相关哈特曼－夏克波前传感器的波前重构方法进行了研究，提出了一种基于相邻子图像间相对平移量的波前重构新方法。与常用的基于单一参考子图像的波前重构方法相比，新方法的动态范围有了很大提高。在8×8去4角的子孔径划分下，测量离焦波面时，新方法的动态范围可提高约16倍，子孔径数目越多，动态范围提高的倍数也越高。精度分析表明，两种波前重构方法在8×8去4角的子孔径划分下精度相近，在子孔径数目更多时，相邻子图像处理法的波前重构精度低于单一参考子图像法。

研究了对图像进行对称化处理和频域规范化处理后信息熵和数据总量的变化，将需传输的数据总量作为衡量标准，找到了适合光学图像数据压缩的最佳对称化处理方法，理论推导和实验结果均表明，采用四个象限全对称处理后的图像在频域全为实数且数据量较小，具有与离散余弦变换相同的频域特性，从而得到了采用光学方法实现离散余弦变换及图像数据压缩的一种可行的方法。

提高非相干光纤激光组束功率需要较高的光栅衍射效率，通过理论分析和数值仿真，结果表明光栅衍射效率对组束中心波长不敏感，而随着组束波长带宽的增大而急剧减小。为了增加可参与组束的光纤激光器数目，同时确保较高的光栅衍射效率，应将光栅频率f控制在200～400mm^－1，光栅厚度t在1～2mm，理论上可以获得10kW量级的组束激光。

相对于传统的离散小波变换(DWT)缺点来说，双树复数小波变换(CWT)有很多优点，包括位移不变性、能量守恒和良好的方向性。指出了CWT滤波器组的构造原理和方法，并给出了CWT的滤波器组参数。通过具体公式和图解，说明了如何利用CWT进行图像的分解和重构，在阈值处理上选择改进的双变量萎缩阈值法(BS)。和其它方法的降噪图像和PSNR对比可以看出，该方法能够在降噪过程中很好的保持图像细节，限制了混淆现象。

采用差热分析(DTA)、X－射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了P₂O5、TiO₂、ZnF₂作为晶核剂对Li₂O－Al₂O₃－SiO₂(LAS)系统微晶玻璃形核和晶化的影响。结果表明：P₂O₅晶核剂能获得小尺寸的晶粒，晶型为球形或多面体形，析晶的可控制性良好；TiO₂晶核剂析晶温度较高，析晶强烈，形成条状细晶；ZnF₂晶核剂能获得小尺寸球状晶粒，析晶温度较低，但对温度过于敏感。P₂O₅作为晶核剂可以获得理想小晶粒的透明微晶玻璃，从而适合于用作新型硬盘基板。

理论分析了光纤光栅调谐量与光纤应力和拉伸系数间的关系，实验研究了环行腔掺铒光纤激光器的最佳输出耦合比、调谐波长与新型可调谐光纤光栅挤压长度的关系以及不同耦合比对激光线宽和调谐范围的影响。在最佳输出耦合比为9∶1时得到3．8mW最大激光输出功率，在耦合比为7∶3时最大调谐范围为7．85nm。

双尾纤相对位置的装配精度直接影响保偏双光纤准直器的保偏性能。研究和分析了双尾纤的装配精度对保偏准直器保偏性能的影响，并指出双尾纤端面“猫眼”的垂直度是主要影响因素。提出了一种保偏双尾纤装配精度的检测方法，检测系统主要由CCD摄像机、显微镜、图像采集卡和VC开发的检测处理软件等构成。还对系统中保偏双尾纤端面图像获取及图像预处理、检测光心“猫眼”坐标位置所采用的算法及“猫眼”垂直度的检测模型进行阐述，该系统检测精度优于0．5°。

在瑞奇－康芒定量检测中，被检数据中除了被检平面本身所固有的像散以外，还存在由于大曲率所造成的像散，这样就很难得到准确的被测平面面形误差，给指导镜面加工带来困难。对瑞奇－康芒检测法中由于瑞奇角产生的压缩图像进行展开，同时旋转被测平面进行推导，该方法将被检平面高低误差和被检平面本身的像散进行分离，使得检测结果更加准确地反映被检平面面形。通过与其它检测方法的比对，可以证明此方法的可行性、可靠性。给出了大天区面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)项目中的MA大口径平面子镜的检测实例。

介绍了国内外在超薄镜加工工艺方面的研究现状，在对已有的加工工艺改进的基础上进行了超薄镜加工工艺的实验研究，获得了预期中的实验结果，发现超薄镜下盘后由于应力释放而产生的形变主要来自像散，在主动调节中应注意对其进行校正。对超薄镜加工工艺实验研究中所获得的一系列经验进行了总结。

介绍了以半导体激光光束为测量基准，采用四象限探测器进行深孔直线度检测的原理和方法。重点针对实际激光器近似于椭圆形状的入射光斑，推导了输出电压与椭圆光斑中心的变化规律，分析了光斑椭圆度对测量误差的影响，论证了方案的可行性与可靠性。

为了研究可用于纳米、亚纳米精度的非线性误差校准系统，采用差拍F－P干涉法，在中国计量科学研究院研制的差拍F－P干涉仪基础上，设计并制作了适用于该系统的密封干涉光路的真空系统。通过与电容式测微仪的比对实验，证明了系统的抗干扰能力得到了改善，在大于半波长的测量范围内，系统的非线性度优于3．86nm。

随着LCOS(Liquid Crystal on Silicon)技术的发展，投影仪趋于微型化，传统的UHP(Ultra High Performance)光源已经不适合作为微投系统的光源。使用LED阵列作为微投系统的光源，分别采用CPC(Compound Parabolic Concentrator)集光器和锥形光棒来耦合光束，使光源发出的光束会聚在LCOS上。分析结果表明，这两种照明系统都具有很好的调节光束角度和收集光束的能力，并在微型投影仪中实现高效的均匀照明。

在水下环境中，由于存在着水体对光线的吸收以及照明不均等原因，水下图像具有信噪比低、边缘模糊等特点。如果直接使用传统的分割方法，对水下图像进行处理后的效果较差。传统的基于最大熵原理的阈值法尽管能实现某些特定的分割任务，但是其时效性较差。而粒子群算法(PSO)是一类随机全局优化技术，该算法简单易实现，可调参数少。因此将群体智能中的粒子群优化算法应用到图像分割中。新方法在重新定义模糊熵的基础上，根据最大熵原理，利用粒子群算法来搜索分割阈值。相对于传统的利用穷举法来搜索分割阈值的算法，新方法大大减少了计算时间，提高了效率。通过对水下图像处理实验证明，该算法对简单背景的图像分割是有效的，和传统分割方法相比，具有更强的自适应性和抗噪性能。

依据Lambert定律建立了非直视紫外光通信系统单次散射传输模型。模型表明：大气传输中的两次斜向传输引入的大气透射比衰减，大气散射衰减和距离平方反比衰减是导致接收光功率随距离增加迅速衰减的主要因素。为便于实际计算，对建立的散射传输模型做了合理的计算简化，经实验验证简化后的传输模型计算结果与实验结果吻合较好。利用简化后的传输模型可以方便有效地计算出非直视紫外光通信接收机在不同距离下的接收功率和路径传输损耗，进而可以迅速、有效地计算和评估已知参数的非直视紫外光通信系统的极限工作距离。

提出一种新的基于椭圆长轴信息的椭圆检测算法，利用椭圆长轴信息来确定椭圆的四个参数，并利用累积的方法得出短轴的值。在确定长轴时，利用椭圆的对偶性对长轴做出验证。实验表明，该算法比原长轴算法降低了运算时间。

摄影系统的成像满足透视投影模型，使用平行投影法做飞行姿态交会存在模型误差。依据在目标成像的中轴线通过像面中心的时候，平行投影法和透视投影法有相同的成像特征这一事实，提出了一种无模型误差的修正平行投影法。在判读出目标图像中轴线的斜率K和截距L的情况下，假设摄影系统的高低角再旋转atan(L／K)度，使得旋转后图像的中轴线过像面的中心点。依据透视投影模型，计算出旋转后图像中轴线的斜率，再使用此斜率做平行投影交会。仿真结果表明，该方法可以很好的消除由平行投影模型带来的模型误差，为空间目标姿态交会提供了更精确的计算结果。

成簇的微钙化点是早期乳腺癌的一个重要表征，用计算机辅助诊断时需要在乳腺片图像中判断有无钙化点簇。提出了一种利用Daubechies小波对乳腺图像进行增强，用二维熵阈值分割法对增强后的图像进行阈值分割，然后采用图论方法提取出成簇钙化点的方法。从而实现了计算机辅助诊断系统辅助医师判断恶性钙化。

在指纹技术中，指纹图像分割是图像处理中关键的一步。将遗传算法用于计算指纹图像分割阈值，采用染色体编码的方法并利用赌轮法产生初始化种群，通过选择算子、交叉算子和变异算子的方法实现分割。该方法表明利用遗传算法所得到的阈值进行分割处理能取得较好的效果。

为了掌握激光偏光棱镜的长度孔径比情况，根据激光的特点和不同晶体材料特性，利用光在各向异性晶体中的传播规律，分析了长度孔径比受材料双折射率、胶合剂折射率等因素的影响。研究显示，同一材料中两个主折射率的较大者决定了长度孔径比的最小值，而较小者决定了长度孔径比的最大值；有较大主折射率的材料，相应器件长度孔径比也小；选用低折射率的胶合剂，有利于缩小器件长度孔径比。此结果也可以作为多波长使用情况下的偏光器件的设计参考。

根据高稳定性、低噪声半导体泵浦激光器(DPL激光器)对于激光电源的要求，研制了一台工作电流可达7A、集电流慢启动和过流保护等多重保护于一体的高稳定性LD驱动源，分析了其高稳定性电源的工作原理和影响电流稳定度的主要因素，得到了电流稳定度为2．0×10^－4的高稳定性电流输出。以此激光电源作为高稳定性DPL激光器的LD驱动源，获得了3．5h内功率稳定性小于4‰的激光输出。

平坦度是描述带钢板形质量的主要参数之一，平坦度在线测量对于板形控制至关重要。研究了一种新型的基于数字投影和条纹边缘检测技术的平坦度测量系统，阐述了该系统的测量原理、硬件构成及系统软件，软件包括图像处理、坐标变换及平坦度计算等。该测量方法属于三维全场式测量方法，能克服带钢垂直运动给测量带来的不利影响，与目前广泛应用的传统测量方法相比，抗干扰能力强，测量结果更准确，且成本较低。

随着光纤陀螺研究的不断进展，对陀螺光源的稳定性的要求也越来越高。SFS(超荧光光纤光源)正是应用于高精度陀螺要求的宽带光源，它的平均波长和功率的温度稳定性直接影响着光纤陀螺的性能。从SFS的特性分析对其驱动系统进行了设计，提出并实现了温度稳定性的控制方案。

以散射、干涉及衍射为依据，对动态散斑及多普勒效应成因进行了分析，研究两种物理效应的理论基础及相互关系，用实验方法说明散射及动态散斑间的内在联系，进一步通过分析物体表面散射元数目对两种物理效应的约束能力来佐证两种物理效应的关联性。通过分析得出，在激光多普勒条件下，两种物理效应在本质上具有一致性，多谱勒效应能造成散射光强度振荡，这种强度振荡与动态散斑场的强度起伏密切相关。

针对光电弱信号检测，采用Σ－△AD转换器AD7706和AVR单片机ATmega8515设计了适用于低频量测量的高精度数据采集器，采用Σ－△AD转换器ADC16471、AVR单片机ATmega8515、C51单片机C8051F020和以太网控制器RTL8019AS设计了适用于高精度线阵CCD的数据采集器，并分别对两套数据采集器进行了实验研究与性能分析。

针对某些CCD的时序信号有三个电平阶梯的时序波的形式，对其进行时序和驱动设计是比较复杂的，有必要探讨设计一种简单可行的电路以降低设计和调试复杂度。探讨了几种可行的方案，对这几种方案进行了研究比较。介绍了利用一个运算放大器和两个驱动器设计的方案，具有电路结构简单，使用元器件数量少，通用性强，得到的波形足够精确。

介绍了基于数字图像处理方法测量透镜焦距的玻罗板分划线快速自动甄别法。该图像处理方法鲁棒性好，采用Canny法进行分划线边缘检测。用重心法计算所有线条的重心，从重心往两边搜索线条，判断选取间隔大的刻划线对，可以提高测量精度。实验数据表明该方法的相对测量不确定度能达到8．5×10^－4。为实现以数字图象处理为基础的焦距客观测量提供了一种可行的技术途径。