基于方解石晶体的光学特性和传统Wollaston棱镜的结构特点，设计了一种新型Wollaston式多光束分束棱镜。棱镜的两块晶体的光轴不再是垂直的，而是呈现一定的角度。通过结合玻璃棱镜，可以实现三束或四束光束平行光束的出射。以晶体光轴夹角为45°角为例，对该棱镜进行了讨论研究。研究得出：当一束自然单色光入射时，当入射光束的光斑大小大于两平行光束之间的距离时，可以实现两束相互垂直的偏振光和一束自然光出射，当光斑大小小于棱镜中两平行光束之间的距离时，能够产生四束分开程度可调并且平行出射的偏振光。该棱镜能为不同的应用环境提供可调节的偏振出射光束，从而节约成本。

针对工业应用中工件的体积测量问题，设计了一个基于双目立体视觉原理的体积测量系统。线结构光投射到被测物表面产生变形的激光条纹，精确提取光条中心线,利用极线约束实现左右图像特征点匹配;根据双目视觉原理，由光条图像坐标计算出其在相机坐标系下的三维坐标，完成三维重建;将相机坐标系下的三维点云转换到理想的世界坐标系下，经过积分计算得到被测物体积。采用该系统对不规则棱锥实现三维重建，并完成体积测量。实验结果表明该方法具有一定的可行性和有效性，在工业检测领域有较好的应用前景。

哈德曼-夏克传感器(Hartmann-Shack Sensor, HSS)是一种测量波前像差的仪器。提出了一种利用4F系统实现光瞳衔接，与哈德曼-夏克传感器相结合测量眼镜片的光焦度和像差分布情况的方法。阐述了该系统的工作原理，研究了哈德曼-夏克传感器所得到的检测值与实际被测光学系统的光焦度与像差之间的转换关系。考虑到人眼实际观察不同方向物体时视轴是在不断变化的，采用多光轴测量眼镜片的方法。实现了利用哈德曼-夏克传感器对于眼镜片的光焦度和像差进行精密测量。

提出了一种基于非参数特征提取的早期森林火灾烟雾检测方法。采用双背景模型进行运动区域检测，得到可疑烟雾区域。再利用早期火灾烟雾颜色特征和运动特性对提取的可疑运动区域进行颜色判别，对增长区域以及上升区域进行检测，排除部分干扰目标。根据提出的非参数特征提取法，计算并科学地选取可疑区域的特征量，将其输入训练好的支持向量机(SVM)进行烟雾判别。对多段视频进行测试表明，该方法能适用于复杂多变的野外环境，排除干扰，有效地检测出早期林火烟雾。

为了研制精确的星点定位误差补偿算法，得到星像轮廓面的形貌信息，研究了检测星敏感器点扩散函数（PSF）的方法。在高精度测量平台上进行光电采样，获取星像像素灰度值分布，根据扩展Nijboer-Zernike理论进行PSF拟合重建。噪声仿真实验证明，该算法能够在星像信噪比较低的情况下准确地得到Zernike系数，从而快速地重建甚高精度星敏感器的空域PSF。基本满足自动检测甚高精度星敏感器星像轮廓面的要求。

针对摄像机与被检测目标同时运动时的目标检测问题，提出一种立体视觉与光流融合的运动目标检测算法。结合立体视觉技术设计了光流与自运动估计模型，运用车辆的运动信息和场景的深度信息估计因摄像机运动产生的自运动光流;采用多分辨率细化的Horn算法估计场景的混合光流;对混合光流和自运动光流进行差分运算，剔除背景中静态目标的运动干扰。经过一系列形态学滤波处理获得运动目标完整区域，依据光流的连通性对运动目标标号,并确定位置信息。以典型的交通场景为对象进行分析，实验结果表明该算法能有效地检测出动态背景下的运动目标。

大气中NO2的含量在10-9量级。研究了一种以发光二极管（LED）为光源的光纤耦合长光程差分吸收光谱（DOAS）系统，用于测量大气NO2。对比了四种不同类型和波段的蓝光LED，确定以中心波长451nm的CREE宝蓝LED为测量光源。在0.8km的测量光程、2min的测量时间分辨率的情况下，在445nm~465nm光谱反演波段内得到NO2的探测限为3.36×10-9。利用系统对大气NO2的浓度进行了一整天的连续观测，通过对吸收光谱的分析计算，反演出的大气NO2浓度在(7~31)×10-9之间变化。测量结果表明，将光纤耦合技术与LED光源的长光程DOAS系统相结合后，可实现大气NO2的高灵敏、高时间分辨率探测。

光学遥感图像海陆边界分割是海洋近岸目标检测和识别的重要技术基础。由于光学遥感图像分辨率的提高，海陆边界分割存在背景复杂、干扰多等问题。为解决复杂背景下高清遥感图像海陆边界分割问题，提出了一种新的海陆边界分割算法。该方法包含三个部分：使用均值漂移算法将遥感图像处理成若干同质区域;采用一种新的基于扫描线的方法选择海水区域种子像素点，利用区域增长算法填充海水区域;通过连通区域分析的方法分离陆地部分，得到海陆分割结果。实验证明，该方法能够对于复杂背景下的光学遥感图像实现准确、稳定的海陆分割，算法具有较强的鲁棒性和准确性。

为实现FBG对边坡的稳定性监测，需要对传感器的布设进行优化。楚雄腰站变电站二级边坡，平台宽1.5m，坡角30°，材质为回填土，其背靠变电站，易受大型设备压力作用而影响稳定性。建立实际边坡模型，利用有限元强度折减法分析计算，结果显示，最大塑性应变出现在二级边坡平台表面及其附近。所以在二级边坡平台上布设3根应变桩来实现深层监测，实际监测结果显示，各应变桩最大应变分别：420με、400με、-360με，对应位置分别出现在深度1m、2m、2m处，现场观测平台表面及其附近出现裂缝，结果均能够与仿真优化布设结论较好吻合。

针对SLD（Super-luminescent Diodes）光源的光功率和中心波长会随着驱动电流和工作温度的漂移而发生变化的现象，通过SLD的工作原理对该现象进行了理论分析，基于8脚蝶型SLD光源的实验，分析了光功率和中心波长受电流和温度变化的特点，分别建立了光功率和中心波长随驱动电流和工作温度之间关系的非线性数学模型，设计了SLD光源参数不稳定性的补偿方案，对SLD光源参数不稳定性引起的漂移进行补偿，从补偿前后光纤陀螺的测试输出脉冲数据可以看出，该补偿方法可以有效地改善光纤陀螺的在复杂工作环境下的长期稳定性，降低了光纤陀螺对恒流、恒温电路的要求。

光纤腐蚀传感器（FOCS）是近年来腐蚀监测传感器的研究热点，以其轻巧简便、抗电磁干扰和可分布式测量等优点使其具有诱人的应用前景。对金属腐蚀机理作了介绍，给出了几种常见的光纤腐蚀传感器的检测方法，阐述近年来光纤腐蚀传感器的最新进展，对未来光纤腐蚀传感器的发展趋势作进一步展望。

为了修正静压气浮激光点云数据扫描误差，提出了一种基于不同扫描速度下所采集的点云数据，通过最小二乘法分区间建立误差预测模型实现对相应误差修正的新方法。实验结果表明，静压气浮三维测量仪的测量精度随气浮导轨扫描速度变化在特定范围内基本呈二次曲线变化关系，该误差修正方法能够快速、准确地实现静压气浮激光点云数据扫描误差的修正，具有较大的适用性和实际参考价值。

针对自由立体显示器视疲劳的问题，对交叉视差及观看时间影响视觉舒适度的问题进行了分析和研究。实验选取具有交叉视差的图片和视频，观察者采用主观评价和客观评价相结合的方法，对其观看舒适度进行评价。结果表明具有交叉视差的图片和视频，其观看舒适度都随时间的增加而减弱，图片的观看时间应在23min以内，视频的观看时间应在17min以内，此时观看较为舒适。持续观看具有交叉视差的图片和视频会引起视疲劳，应控制其观看时间。

分析得到了横向电场分量和磁场分量所满足的耦合方程，对于介质折射率的不连续处，采用严格的边界条件来处理。基于全矢量模型，使用有限差分法编写了复模式的求解器，并将其应用于Bragg光纤的模式求解和分析。绘制出了Bragg光纤模式谱图，分类分析了在无限包层情况下Bragg光纤模式的基本特性。

应用多光子非线性Compton散射模型、横等离激元色散方程和Karpman方法，研究了Compton散射对横等离激元与对等离子体作用特性的影响，提出了将入射超强激光和Compton散射作为横等离激元与对离子等离子体非线性作用新机制，给出了横等离激元非线性控制方程、等离激元数和能量公式。结果表明：与散射前相比，Compton散射使等离子体密度发生剧烈扰动，高频横等离激元与低密度扰动耦合非线性增强，导致横等离激元落入低密度区的几率增大。等离子体非线性频移和高密度区能量增加，低密度区能量减小，导致横等离激元电场包络迅速坍塌，等离激元数增加，场强度更强。

为避免外加应力应变对温度传感器光栅的影响，提出了一种利用双钢管套装来隔离外加应力应变的方法。传感器两端留有尾纤，可实现多个传感器波分复用。为了防止因温度和外加应力应变所导致的套管形变而产生光纤拉伸，封装在两个钢管中的预留光纤长度应大于0.69mm。实验结果表明，温度在0℃～80℃之间变化时，灵敏度达到10pm/℃,线性度较好，可实现对环境温度的高精度连续监测。

为解决法拉第磁光效应测量电流方向问题，利用法拉第效应原理搭建了测量电流方向的实验系统，研究不同方向电流作用下的磁致旋光特性，测量了不同方向的电流与光传播方向、光旋转角度之间的关系，实验结果表明：迎着光观测，出射线偏振光的旋光方向表现为右旋时，相应的电流方向沿光传播方向;当出射线偏振光的旋光方向表现为左旋时，相应的电流方向与光传播方向相反。实验结果与理论相符，对指导设计同时可以测量电流大小和方向的光学电流互感器等法拉第磁光器件具有重要的应用价值。

利用变分法研究了强非局域非线性损耗介质中1+2维厄米高斯光束的传输特性，得到了损耗光束参量在介质中传输所遵循的规律及其形成损耗光孤子所需要的临界功率。当初始功率接近临界功率时，光束的束宽按准正弦或准余弦规律作准周期展宽变化。通过比较，利用变分法所得到的解析解与数值解在光束传输一段较长的距离内都符合的很好。

根据半导体光放大器(SOA)载流子速率方程和光波在SOA内的传输方程，采用分段的方法计算出光波功率和相位与载流子浓度的关系公式。在泵浦光输入功率分别为5mW和15mW情况下通过仿真得到泵浦光输出波形和归一化转换光波形，其中归一化转换光的波形变化可间接体现不同泵浦光输入功率对SOA内载流子浓度的影响。分析了泵浦光波长和SOA注入电流对探测光的归一化输出、相位和频率啁啾产生的影响。结果表明，随着泵浦光波长的增加，探测光的三种光波特性曲线逐渐趋于平缓。注入电流将会直接影响到SOA的载流子浓度，以此对探测光的输出产生影响，注入电流越大，探测光的频率漂移越远。

光纤振动预警系统可自动采集周边振动信号，面对大量复杂的振动信号，如何准确识别目标振源是系统研究的难点。针对光纤振动安全预警系统采集到的振动信号进行属性特征分析，建立相应的特征模型，并建立振源属性特征模型，包括识别下雨振源的能量信息熵模型，以及区分机械施工和车辆经过振源的基频稳定性模型等。通过振源识别算法，提高了振源类型识别的准确性。测试结果表明，特征模型的设计和选择合理，识别准确率高。