采用2012年4月长江口外围区域实验获取的固有光学特性数据，分析了该区域水体中粒子的散射特性的水平和垂直变化及其影响因素。对12个站位的分析结果表明，该区域水体粒子散射和后向散射均非常强烈，表层、5、10、20、30 m水层488 nm的后向散射系数和后向散射比平均值分别为0.0617、0.0683、0.0642、0.0606、0.1294 m-1和1.77%、1.92%、1.94%、1.98%、2.15%。各水层水体的颗粒物折射率平均值为1.14，除个别站位外，折射率介于1.1~1.2之间，表明该水域粒子以无机矿物质颗粒物为主，尽管颗粒物吸收光谱在676 nm的吸收峰表征了色素颗粒物的影响较为显著。研究结果表明，受长江泥沙输入和底质再悬浮等影响，实验区域水体散射和后向散射强烈，存在明显的层化效应，水中粒子以无机矿物质颗粒物为主。

给出了用维格纳分布函数(WDF)定义的光束高阶矩传输特性的矩阵表达式，其中考虑了大气湍流和光学系统对光束高阶矩传输特性的影响。研究结果表明：光束的四阶矩阵与两个湍流参数Tμν和μν有关，光束的三阶矩阵和二阶矩阵只与一个湍流参数Tμν有关，而光束的一阶矩阵与湍流无关。该光束高阶矩传输特性的矩阵表达式具有一般性，即光束通过Kolmogorov 湍流、非Kolmogorov湍流、光学系统以及自由空间中传输的光束高阶矩传输特性的矩阵表达式均可作为特例得到。这种光束高阶矩传输特性的矩阵表达式形式简洁、物理含义明确，具有重要的理论和实际应用意义。

等晕角是反映大气湍流特性的重要参数之一，对自适应光学系统设计和补偿效果分析有着重要的作用。介绍了一种新型的三环结构变迹镜，并将其应用于高精度等晕角测量。给出了测量原理和实验测量方法，进行了夜间等晕角的测量。理论推导结果表明：利用三环结构变迹镜对光强调制，能够很好地拟合大气湍流随高度分布的加权特性，并提高等晕角的测量精度。测量结果表明：西安城区夜间的等晕角变化范围为5~10 μrad，与同纬度地区的等晕角值比较一致。针对现有实验系统存在的问题提出了改进方案。

采用激光主动照明技术，是对远距离暗目标进行成像、定位和跟踪的重要手段。但由于激光在大气路径中传输，受到大气湍流等因素的影响会造成辐照在目标上的激光光强分布不均匀，同时激光波前会产生畸变，从而降低目标的成像质量，影响对目标的高精度跟踪能力。基于激光照明大气传输模型，对中等湍流、弱湍流和不同光束数情况下的激光照明结果进行了数值模拟，分析了照明激光光强和波前对远距离目标成像的影响。计算结果表明：照明光强起伏方差优于0.5，波前畸变标准误差优于0.2 λ，可满足约1μrad量级的目标分辨能力。

利用在2012年9月13日到9月15日渤海辽东湾高浊度水体的现场观测的遥感反射比评估同期地球同步水色卫星(GOCI)遥感反射比，结果表明GOCI的Rrs（λ）与现场观测结果谱型一致，总体偏低。其中555 nm波段一致性最好，平均相对百分比偏差（RPD）达到5%，865、745、412 nm显著低估，412 nm的RPD达到约60%。412 nm的均方根误差（RMSE）是865 nm波段的近10倍，并且呈现基于波段的指数变化趋势。格林尼治标准时间(GMT) 416（当地时间1216）的对比效果优于其他时段的观测结果。评估结果表明GOCI对混浊水体较好的观测效果，同时还需要进一步完善其大气校正算法。

介绍了随机并行梯度下降（SPGD）算法用于相干合成(CBC)的基本理论，提出了一种自适应SPGD算法。从扰动方式和运行步骤两个方面进行自适应控制，提高了算法收敛速率。数值计算结果表明：对于25路、49路和100路的激光阵列，采用自适应SPGD算法分别将收敛速率提高了36.6 %，59.8 %和80.2 %，说明该方法在合成路数较大时优势更加明显，有望应用于大阵元激光相干合成系统中。

制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的AlGaN/GaN异质结紫外探测器，探测器采用Ni/Au金属作为电极。实验研究了探测器的光电响应特性和I-V特性。此探测器具有两个光谱响应范围，光谱响应的峰值响应率分别为288 nm处0.717 A/W 和366 nm处0.641 A/W，峰值处的量子效率分别为288 nm处308% 和366 nm处217%。

提出了一种极紫外(EUV)单色仪定标新方法。对Mcpherson247型EUV单色仪进行波长定标，通过测量标准气体He空阴极光源的两条发射光谱30.38 nm和58.43 nm和标定过的中心波长为13.90 nm的Mo/Si多层膜反射镜的反射率峰值位置，在单色仪的运动轨迹上将所定的标准点作相应的标识，并用Origin软件进行处理。分析标定结果，得出了在12～60 nm波段内，用激光等离子体光源软X射线反射率计测量多层膜反射镜反射峰值位置时，测量准确度为0.09 nm，测量重复性为±0.04 nm。测量误差主要来源是光源的不稳定性和机械转动误差。

基于非扫描式相关解调原理，提出了白光干涉型多通道光纤法布里珀罗传感器高速解调系统。采用斐索干涉仪和高性能线阵CCD实现了法布里珀罗信号的解调，通过采用对称光路来提高系统光能的利用率，改善硬件系统的信噪比来提高系统的解调速度，实现了多通道法布里珀罗信号的高速解调。设计加工了实验样机，并对样机进行了性能测试，测试结果表明：系统的分辨力为8 nm，稳定性达到7.5 nm，解调速度达到1.5 kHz。该系统提高了光纤法布里珀罗传感器的解调速度，拓展了仪器的应用领域。

提出并实现了一种基于光纤中受激布里渊散射放大原理来测量光纤分布式反馈（DFB）激光器输出偏振模的新方法。利用连续可调谐激光器（TLS）与DFB激光器输出光的相互作用，得到DFB的两个输出偏振模式的绝对波长、相对波长间隔以及两偏振模式的相对强度。利用该方法研究了侧向应力对DFB激光器的影响，实现了单偏振单纵模的激光输出。与之前使用的法布里珀罗（FP）标准具以及FP干涉仪或者自拍频技术的检测方法相比，该技术可获得更多偏振模式的信息且简单直观。

介绍了一种特殊的天文光纤模式转换器，称之为光纤刷。研究了这种天文光纤模式转换器的制作技术及各纤芯之间的耦合特性。由于天文成像低色散的要求，研究了这种光纤刷的超模耦合特性，并且为了比较不同超模的发散情况，分别计算了光纤刷的近场超模和远场超模。通过远场超模发散半径的比较，发现同相超模具有最小的发散角和最好的光束质量。研究结果对类似光纤模式转换器件的研究具有启发意义。

提出了一种基于直接序列扩频的可见光通信系统，扩频通信的方法以香农信息论作为理论基础，对可见光通信系统中扩频通信理论进行了分析，理论分析结果表明扩频通信方法可以缓解可见光通信系统的多径损耗，并且提高可见光通信系统安全性。对基于直接序列扩频的可见光通信系统进行了仿真，仿真结果表明系统性能相比直接检测系统有一定提高，扩频通信技术对提高可见光通信系统可靠性具有实际的意义。

针对电力变压器内部局部放电产生的超声波信号的检测需求，利用半导体激光器的自混合干涉效应，结合Sagnac干涉技术，提出一种结构简单、构思新颖的光纤超声波传感系统。在弱反馈的条件下，通过Sagnac干涉仪对放电超声波扰动传感光纤所引起的激光器振荡频率变化的测量，可以检测出局部放电。探讨了该系统的工作原理，并开展了实验研究。对铅笔芯折断或金属针自由掉落以及压电陶瓷片等多种方式产生的超声波信号进行检测，检验了该实验系统的传感性能。用平行电极的高压放电模拟电力系统的放电现象，包括电晕放电和局部放电。分别在不同的湿度和高压条件下对其进行检测，均获得了良好的效果。实验结果表明，这种传感方式具有检测灵敏度高和高频响应特性好等优点，能够检测高达300 kHz的超声波信号，可满足电力系统对局部放电检测的需求。

提出了一种新型的用于大气激光通信的6偏振键控调制方式，理论分析和仿真结果表明,光信号的偏振态和偏振度在不同大气信道模型中经过长距离传输后保持不变，因此在大气激光通信中可以采用偏振键控的调制方式。多级调制方式可以提高系统频谱效率，利用光信号的6种偏振态来传输信息将大大提高系统的带宽效率，6偏振键控调制是适合大气激光通信系统传输速率和带宽效率的一种具有吸引力的调制方式。

利用在单线缺陷结构中引入两个附加的相邻介质柱构成一种新型的光子晶体慢光波导结构，并且详细研究了平移缺陷边界介质柱以及改变缺陷内附加的相邻介质柱间距对器件性能的影响。结果表明：与平移缺陷边界介质柱相比，通过改变缺陷内附加的相邻介质柱间距可以获得更好的慢光特性，即在保持有效带宽基本不变的情况下，将光群速度降低到0.03c（c为真空下的光速）。

为了研究不同缠绕方式对于光纤包层抽运光吸收的影响，理论研究了圆形缠绕光纤和跑道型缠绕光纤包层光场传输特性。数值模拟了不同长度、纤芯包层比、吸收系数和弯曲半径时不同缠绕方式的光纤抽运光吸收情况。计算结果表明，弯直周期缠绕光纤对抽运光的吸收优于圆形缠绕光纤，全直光纤对抽运光的吸收最不好。同时结果表明，光纤的纤芯包层比和弯曲周期数目存在一个最优范围，使得弯直周期缠绕光纤对抽运光吸收最好。而且增加光纤总长、增大吸收系数、减小弯曲半径等方式均可以提高光纤包层抽运光的吸收。

基于傅里叶变换的非本征光纤法布里-珀罗干涉仪(EFPI)的解调方法，对解调白光干涉的EFPI具有解调精度高，动态范围大，且可实现腔长的绝对测量等优点。然而，该方法的动态范围和解调精度分别受限于采样导致的非线性谱分布以及傅里叶变换的栅栏效应。分别采用三次样条插值和改进的傅里叶变换来消除光谱的啁啾特性和提高解调精度。仿真和实验证明该算法的解调精度提高了70倍。

采用高温等离子体非化学气相沉积技术与溶液掺杂相结合的方法制备了Yb3+掺杂微结构光纤。该光纤在波长976 nm处的损耗为7.5 dB/m，表明光纤对976 nm波长的抽运光具有较好的吸收效率。为测试所制备光纤的激光性能，分析了该光纤的荧光特性，并搭建了后端抽运飞秒激光放大系统。采用3 m光纤，以脉宽为150 fs，重复频率为50 MHz，中心波长为1030 nm的飞秒激光作为种子光，成功将138 mW的飞秒激光放大到605 mW，且模场呈高斯分布。实验结果验证了该掺杂微结构光纤制备方法的可行性，并为未来探索掺杂微结构光纤制备的新方法，探索高功率Yb3+掺杂微结构光纤飞秒激光放大器和激光器打下了前期基础。

自适应光纤准直器（AFOC）是一种快速、高精度调节出射准直激光束方向的新型无源光纤器件。随着其应用范围的拓展，对AFOC的谐振特性提出了更高的要求。对阶梯型减振结构改善AFOC谐振特性的方法进行了实验研究，结果表明该结构能提高AFOC的一阶谐振频率并减小谐振峰谷值。在此基础上，理论并实验研究了利用双二阶数字滤波器技术提高AFOC可用带宽的方法，实验结果表明，该方法有效地抵消了一阶谐振峰，将AFOC的可用带宽从约1.3 kHz提升至2.5 kHz。

在水下环境中，光的散射和衰减导致水下光学成像质量严重下降，图像对比度低、颜色失真。提出了一种基于暗原色和白平衡相结合的新方法来提高水下光学成像的图像质量，达到使水下光学成像清晰化的目的。根据水下成像特点，建立水下光学成像模型，采用暗原色算法对图像进行去模糊，并依据白平衡理论对去模糊后的图像进行颜色校正，提高水下彩色图像的质量。实验表明，提出的方法能够有效去除由光的散射引起的模糊，增强水下图像的可见度和恢复水下图像的颜色平衡，明显提高图像的清晰度和颜色的保真度。

频域分析在遥感图像显著区域检测时可以很好地检测到显著区域的边缘部分，但是，往往在显著区域的内部产生误检测。提出了一种基于图像高频信息多尺度融合的视觉显著区域检测算法，将遥感图像进行多尺度的高斯金字塔分解，对分解后的每一级图像进行傅里叶变换，提取变换后的高频信息进行多尺度融合，获得最终显著图。结合该显著图提取遥感影像视觉显著区域不仅能够有效排除显著区域内部误检测问题，而且获得了更为精确的显著区域细节。此外，该算法较Itti模型具有更低计算复杂度。

空间相机采用交错排列线列探测器对地成像，其奇、偶列图像数据在沿轨方向出现明显的错位变形，为保证图像的几何精度，提出了一种错位校正方法。通过坐标变换法建立了空间相机对地几何成像模型，分析了错位产生的原因。并对交错排列线列探测器对地成像特性，以及沿轨方向、和线列方向的错位位移情况进行了分析。利用蒙特卡洛法分析了轨道、姿态扰动以及目标高程等因素对错位变形的影响，根据其错位变形情况，提出了一种基于光流场的错位校正方法，利用奇、偶列图像的图像块匹配结果生成图像的光流场，通过光流场来实现图像的错位校正。将该方法用于某红外相机遥感图像的错位校正处理，能显著去除掉遥感图像的错位变形，验证了错位变形分析方法以及错位校正方法的有效性。

切点是表征图像中平面曲线局部形状变化的重要点特征，现有的研究鲜有涉及。构建了表征平面曲线局部几何特征的梯度相关矩阵（GCMs），通过GCMs行列式检测到了角点，但无法检测典型切点模型。由于GCM行列式仅在直线段上的点处取零，可将平面曲线分段为平面子直线段和子曲线段，结合方向函数，检测位于子直线段与子曲线段之间、或子曲线段上的切点。利用精确度（ACU）与定位误差（LE）准则测试算法，给出实验仿真结果，证明算法有效，具有较好的稳健性。

针对高空间分辨率遥感影像图幅较大、地物特征丰富以及边缘信息复杂等特点，提出了一种新的快速自适应插值方法，在较低计算复杂度下，有效改善了高空间分辨率遥感影像的插值效果。新算法按照坐标的奇偶性将待插值点分组，并利用Canny算子获得原始图像边缘；将相邻4个像素所组成的矩形区域按照边缘特点划分为5种类型，并针对各类插值点完成快速插值；利用已插值点和原像素点间的关系对剩余未插值点二次赋值。实验结果表明，新算法不仅具有较低计算复杂度，而且有效改善了传统插值方法产生的锯齿和模糊现象，获得了较高的峰值信噪比，对遥感影像插值算法的研究具有重要实际价值。

太赫兹数字全息是太赫兹成像技术的重要研究方向。由于太赫兹波长相对较长，使得太赫兹同轴数字全息的记录距离一般都比较近，因此系统记录距离的准确测量意义重大。对真实2.52 THz伽栢同轴数字全息图应用5种自动聚焦判别函数，通过截取再现像目标提高了判别精度。实验结果表明归一化方差判据函数最好，证明了5种自动聚焦判别函数应用于太赫兹同轴数字全息的可行性。

针对地球静止轨道卫星平台面阵凝视成像系统由于平台振动引起的图像模糊问题，提出了基于分时积分亚像元融合的方法来削弱平台颤振引起的图像模糊，提高景物辨识度；设计并搭建了二维振动平台；利用高速图像采集系统采集不同曝光时间条件下、不同振幅、不同频率振动的序列图像；使用基于能量区域质心法的相位相关法进行亚像元图像配准，计算每帧图像相对偏移量，与二维振动平台中的光栅尺位移传感器数据进行对比，验证了配准算法精度优于0.1 pixel；选择清晰度满足要求的多帧短曝光时间图像进行亚像元融合。与长曝光时间图像对比，融合图像清晰度更高，而信噪比与长曝光图像相当，验证了分时积分亚像元融合法对颤振模糊的抑制作用，具备卫星平台应用的基础。

为了研究太赫兹散射特性测量中准直系统的影响因素，利用Zemax光学设计仿真软件对太赫兹散射特性测量中的准直系统进行建模以及仿真。分别从出射激光的束腰和发散角这两个方面，研究了在118.83 μm的太赫兹发射源中，出射激光对准直光束的准直性、宽度和发散角的影响，为散射特性的精确测量提供一定的理论支撑。

分析了激光成像雷达系统中的微机电系统(MEMS)振镜的振动特性，对影响MEMS振动角度的关键因素：频率和驱动电压对振动角度的影响进行了实验测量。研究结果表明，选择60~200 Hz要求的扫描频率、60 V以上的驱动电压可以实现角度相对较大、同时又能满足系统64~256 s-1分辨率要求。

太赫兹共焦扫描成像中，由于太赫兹激光器不可能恒定输出和采集信号微弱等原因，成像质量有待提高。在消除激光抖动的背景抑制后进行了中值滤波、块匹配和三维滤波(BM3D)、非局部均值（NLM）滤波和中值非局部均值（MNLM）滤波等方法比较；同时研究了滤波参数对处理效果的影响。图像处理结果表明，对所考察图像应用所确定的滤波参数时，MNLM滤波稍好于NLM滤波，NLM滤波稍好于BM3D，中值滤波效果较差。

提出了一种基于在轨姿态变化的光机热一体化集成分析方法，引入了在轨实时姿态机动参数，实时反映卫星相机瞬态的外热流及温度场低频动态变化过程。根据实时温度场数据进行在轨热变形分析，用热变形数据计算相机光轴指向进行动态变化情况分析，用光学系统动态调制传递函数（MTF）及光轴指向变化情况对相机成像质量进行评估。分析结果表明，高分辨率遥感卫星在轨姿态变化会导致相机外热流变化剧烈，外热流的变化使相机光机结构温度场发生变化，相机热稳定性能遭受严酷考验，温度水平波动和温度梯度造成的热应力使得光学系统产生热弹性变形及波面变化，严重影响成像质量。

太赫兹数字全息成像是当前太赫兹成像技术的前沿研究方向之一，其中分辨率问题是这一领域的关键。有关数字全息分辨率的研究大多基于经典分辨率的估计方法，即两点分辨率问题，很少涉及到单点分辨率。在逆问题方法的框架下，通过对太赫兹同轴数字全息单点分辨率在不同探测器参数下的结果进行对比分析，给出了随着探测器的占空比、像素个数等参数的变化，物平面上各点分辨率的变化情况，以及单点分辨率的空间分布。研究结果对于实践中探测器参数的优化，以及评价太赫兹数字全息分辨率提高方面具有重要的意义。

红外热波检测技术是一种新兴的无损检测技术。与传统的被动式红外检测方法不同，该方法将外加瞬时或交变温场施加到被测物，通过红外热像设备监测被测物在外加温场下的表面温度变化。根据外加温场的类型及相应的物理模型对采集到的数据信号进行处理，以图像的形式显示。利用红外锁相技术对玻璃钢材料试件进行检测，通过SC3000热像仪进行实验，并通过快速傅里叶变换进行计算，实验得出相位图效果好于振幅图，且发现在不同加载频率下，实验效果不同。

对准平面波照射下的背景材料后向散射特性的测量具有重要的实用价值。搭建了基于准平面波的2.52 THz背景材料后向散射特性测量实验装置，准平面波束宽约13 mm，作用距离约2.5 m。初步测量了基于墙的三种背景材料的后向散射强度，并进行了相对散射强度计算。实验结果显示，所用的具有多层粘合的透射率约为1%的25 mm厚的泡沫塑料板具有更小的后向散射，相对墙的散射强度约0.4，方位角和俯仰角45°时均约为0.37。

提出了一种重建飞秒激光脉冲波前相位的方法。该方法不需要波前传感器，它由一个简单的马赫曾德尔干涉光路采集干涉条纹，利用自适应镜对物光光路上的飞秒激光波前进行相位控制，通过由干涉条纹分析法，菲涅耳衍射法与相位解包络算法组成的一套空间相位重建算法，得到扰动的相位信息。利用微机械薄膜变形镜镜面形变与电压具有平方关系以及自适应镜的形变具有叠加性这两个性质，通过实验验证了该空间相位重建方法的正确性，这为飞秒激光脉冲波前相位的重建与记录提供了有效的解决途径。

斜率传感的平面元件面形检测是基于光线反射的几何原理和相位测量偏折术方法的光学面形检测技术，它能够快速、简便、准确地测量非球面面形及透射光学元件波前，也称偏折术或逆哈特曼测试系统。推导了平面元件斜率检测公式和面形恢复算法，使用可编码条纹的液晶显示器作为照明光源，四步相移法来识别显示器像素点坐标。针孔摄像机采集被测表面对条纹所成的像，将该系统用于有机玻璃板在加热条件下的面形测量，经计算机处理得到被测表面斜率数据。用方形域内标准正交矢量多项式拟合计算斜率数据得到有机玻璃板面形信息，对面形信息对比分析，然后对有机玻璃板在加压条件下的斜率变化进行了检测，与激光反射法计算的斜率变化结果进行对比。结果表明，该测试系统有动态范围大、装置简单、速度快、非接触、测试精度高等特点，为实际生产和应用提供了一种检测平面面形及动态变化过程监测的新手段。

取样率是高能激光装置中衍射光栅的一个重要技术指标，针对取样率测量中存在的泊松噪声、杂散光干扰以及探测器不一致误差的影响，提出了一种组合噪声处理方法。对测量环境及探测器输出的统计特性进行了分析，通过统计规律求平均的方法，降低了泊松噪声对测量结果的影响；通过直方图去噪的方法，对杂散光的影响进行了抑制；通过互标的方法，减少了由于探测器不一致问题所带来的干扰。结果表明：取样率测量的相对平均偏差为0.297%,标准偏差为1.22%，满足取样率测量相对平均偏差优于0.4%，测量标准偏差优于2%的指标要求。为衍射光栅取样率测量的噪声处理提供了新的技术手段，并已在大口径衍射光栅综合诊断平台上得到验证和应用。

采用基于软阈值的小波滤波技术对激光电磁超声检测过程中噪声抑制进行了研究。选择在6016铝板表面裂纹的超声检测信号作为信号处理对象，采用Matlab软件设计软阈值小波去噪算法并对信号进行处理，结果表明该技术在激光电磁超声工程应用领域中具有良好的前景。

为实现光学和机械测量中对大型被测件位姿的一维高精度测量和调整，发明研制了基于空气静压轴承技术的高精度大承载一维调整装置，并对该一维调整系统的调倾性能进行测定和研究。阐述了基于空气静压轴承技术的调倾工作台的构成及工作原理。利用三维空间坐标变换得到调倾操作的数学模型，并由此得出了驱动器位移与倾斜角度间的关系。采用光电自准直仪构建测量系统，得出基于空气静压轴承技术的大范围高精度工作台倾斜调整的分辨力。分析了测量系统的误差，给出调倾装置的性能评价。实验结果表明：在50 kg负载下，调倾操作的分辨力为1.2″，倾斜调整范围±1°。发明研制的系统满足光学和机械测量中对调整工作台的高精度、高分辨力、大调整范围、无摩擦、易驱动和高承载刚度等要求。

针对传统点结构光测量系统的标定方法难以满足远距离、高精度的测量需求，提出了一种基于单目视觉的两轴转台标定新方法。在激光测距仪绕旋转轴转动过程中利用标定墙和拦截面分别拦截激光射线形成激光光斑，通过单目视觉定位计算激光光斑的空间坐标，进而差分得到激光测距仪虚拟出光点的位置，最终拟合出旋转轴方向矢量和轴上定点坐标。利用虚拟出光点进行标定减少了激光光斑空间坐标误差对旋转轴标定的影响，大幅提高了转台的标定精度。在对转台的两个转轴精确标定的基础上，利用激光指向和测距信息可实时解算出目标三维坐标。实验证明，坐标测量中误差维持在0.5 mm以内，所提出的标定方法简单可靠，并适用于其他转台测量系统。

提出了一种基于填充液态碳氢燃料类半透明液体材料光学腔的透射光谱反演其介质光学常数的新方法，对通过实验获取水的光学常数进行了方法验证。采用Bruke V70傅里叶红外光谱仪实验测量了填充乙醇光学腔在波长2~15 μm的透射光谱，基于新方法反演得到乙醇在部分波长区域的光学常数和热辐射物性参数。研究结果表明，新方法（IDTM模型）反演液体光学常数精度同MCDTM模型基本一致，且明显高于SODTM模型和SDTM模型。乙醇在波长2~15 μm范围透光性能较差，其中存在波长3.57 μm，6.88~7.88 μm、9.12~9.74 μm，11.37 μm等4个强吸收区域。乙醇的光学常数和热辐射物性参数光谱选择性很强，在不同波段其值差距较大。

研究了利用两台经纬仪的光测图像测量目标姿态的误差合成问题。建立了基于矢量代数的误差分析模型，通过推导得到最终误差的估计公式。公式表明，最终误差由两台经纬仪图像的像轴线倾斜误差Δβ1和Δβ2，两台经纬仪视线与目标轴线的夹角φ1和φ2，以及两个交会面的夹角Ψ决定。最后利用蒙特卡罗方法仿真计算了两台经纬仪测量目标姿态的误差，仿真结果表明，由估计公式得到的理论误差与仿真误差的符合程度很好，验证了误差估计公式的正确性。该估计公式可以应用于姿态测量结果的误差分析。

以大口径斐索卧式移相干涉仪为研究对象，研究以压电陶瓷（PZT）实现移相为代表的大口径干涉仪所包含的技术难点和解决方案，主要包括大口径平晶的支撑技术与绝对校准、动态波面测试、大口径波面测试技术、移相器在线测试等关键技术，为更大口径的干涉仪的研制提供理论基础研究和关键技术储备。

热应力双折射产生的热退偏是限制Nd:YAG激光器线偏振输出功率的重要因素，相比于传统[111]切割方向Nd:YAG晶体，[100]切割方向Nd:YAG晶体的热退偏与振荡光偏振方向有关，通过寻找合适的偏振方向，能够显著提高[100]切割方向Nd:YAG激光器的线偏振输出功率。采用半导体端面抽运[111]和[100]切割方向的Nd:YAG晶体棒，使用Cr4+:YAG晶体作为被动调Q晶体，进行被动调Q对比实验研究。实验结果表明，相比于传统的[111]切割方向Nd:YAG晶体棒，采用半导体抽运[100]切割方向Nd:YAG晶体棒进行被动调Q，能够获得稳定、高消光比的线偏振光激光输出，输出激光消光比为5001，稳定度高于96.5%。

利用飞秒激光直写加工平台，对飞秒激光脉冲与半导体硅材料相互作用进行了研究。在不同的激光功率和脉冲数作用下，通过定点辐照和扫描方式在硅表面进行微结构诱导。用扫描电子显微镜对表面诱导结构进行表征，实验发现激光功率和脉冲数影响诱导微结构的形貌和周期，并发现诱导得到的周期性条纹结构的取向与诱导激光的偏振方向有关，通过调整激光的偏振方向可以有效地控制结构的取向。通过扫描的方式，可以在硅材料表面制备排列规则的周期结构。依据实验结果，分析了脉冲数对周期性条纹结构周期变化的影响。研究结果为硅材料表面微结构加工提供了参考。

使用532 nm高功率激光作为光源，经过径向偏振片（SVR）产生径向偏振光束，并在实验上实现了高功率径向偏振光在正己烷中产生受激布里渊散射。研究结果表明，径向偏振光激发的受激布里渊散射光同样具有径向偏振的特性。

根据简单饱和增益模型建立的氧碘化学激光器功率模型，理论分析了氧碘化学激光器功率稳定性影响因素。结合氧碘化学激光器实际监测参数，研究了氯气压力和碘文氏管压力对氧碘化学激光器功率稳定性的影响。实验结果表明，在1~6 s时间段内，随着出光时间的变长，氯气压力和碘文氏管压力的均方根(RMS)值变小，同时，较小的氯气压力和碘文氏管RMS值，相应的出光功率的RMS值也会较小，这说明提高氯气压力和碘文氏管压力的稳定性可以提高氧碘激光器出光功率的稳定性。

利用热源加热金属表面可以改善金属材料的力学特性，研究了红外连续激光对钛合金TC4材料表面进行加热后的温度场分布规律。基于傅里叶定律和能量守恒定律建立了导热微分方程及其定解条件，在ABAQUS中建立了移动热源的三维瞬态传热学仿真模型；为了校核激光加热仿真温度场的准确性，采用双色红外测温仪测量激光光斑中心温度，对仿真结果进行了验证。结果表明，实验与仿真结果相吻合，所建立的激光加热仿真模型能有效预测材料温度场的分布。利用ABAQUS软件对不同激光功率、扫描速度和光斑尺寸下的TC4钛合金温度场分布情况进行了仿真，仿真结果对优选激光热辅助加工时的激光参数有重要的参考价值。

激光立体成形GH4169合金具有晶粒粗大且分布不均匀和孪晶界体积分数大等特点，在很大程度上影响了合金疲劳性能。采用热等静压处理对激光立体成形GH4169合金沉积态试块进行后续处理，并结合后续热处理，进一步提高材料的致密度和再结晶晶粒尺寸分布均匀性。结果显示，热等静压处理后合金的再结晶晶粒尺寸由50~500 μm变为100~200 μm，平均尺寸减小且分布更均匀，晶粒圆整度提高；合金中界面结构发生改变，特殊界面〈111〉60°孪晶界的数量明显减少；热等静压处理后激光立体成形GH4169合金的疲劳性能较未经热等静压处理试样有较大幅度提高，但仍低于锻件标准。

研究了激光冲击强化前后TiAl合金显微硬度的分布变化情况，利用波长为1064 nm、脉宽为14 ns，能量范围为2～6 J的Nd:YAG激光器对合金进行冲击强化。经过对表面显微硬度分布系统的研究，包括表面、断面及单光斑进行显微硬度的测试，并绘制相应的变化曲线，实验结果显示，显微硬度可以提高31.2%；同时显微硬度的峰值并不在试样表面，而是在其内部；对单点的显微硬度进行分析可以看出，单光斑的硬度分布满足高斯定理，与单光斑的能量分布测试结果一致。

通过加入光束整形元件（BTS）对传统光谱光束组合结构进行了改善。利用光束整形元件实现半导体激光阵列发光单元光束的旋转，使每个发光单元的慢轴光场分布变为竖直方向，快轴光场分布变为水平方向，对整形后水平方向发光单元进行外腔光谱光束组合，减小了smile效应的影响，提高了阵列输出的整体光束质量和整体的转换效率。采用标准的半导体激光阵列，连续输出激光功率为70.01 W，电光转换效率最高为52.8%，光光效率为92.2%，光谱线宽为7.7 nm，输出光束水平方向光束质量因子M2=1.28(0.4 mm·mrad)，竖直方向光束质量因子M2=11.2(3.5 mm·mrad)，快慢轴两个方向都接近单个发光单元光束质量。

热效应是制约固态激光器技术发展的主要障碍之一，也是激光器发展的主要瓶颈。针对一抽运功率为100 W的掺钛蓝宝石激光器设计制造了一套以液氮为冷却工质的低温恒温器，从结构上对恒温器进行了优化设计，用实验的方法验证了该恒温器的热力学性能，用ANSYS软件分析了钛蓝宝石晶体在所设计的热沉条件下的温度分布和应力分布。结果表明该恒温器结构能够满足激光器的要求，且相比于常温冷却，钛蓝宝石激光晶体在液氮温度下温度分布更均匀，热应力更小。

针对高功率固体激光器的散热需求，设计了一种以R600a为制冷工质、基于制冷循环的喷雾冷却系统，并对其换热性能进行研究。研究结果表明，热源表面温度受喷嘴进口压力和喷雾室内蒸发压力等因素的影响，降低喷雾室内蒸发压力更有助于表面温度的明显降低，50 kPa的压力降低，可以使表面温度降低8 ℃；换热系数受喷嘴进口压力、蒸发压力共同影响，实验中获得了高达35000 W/(m2·℃)的换热系数；表面温度标准差主要受喷嘴进口压力影响，而喷雾室内蒸发压力的增加，几乎不会对表面温度分布产生影响。

为分析原位合成Cr3C2-NiCr金属陶瓷激光沉积层结合区各组织的生成机制，以质量分数为Ni25%-Cr65%-石墨10%能量色散光谱单元素混合粉为原料原位合成激光沉积层，利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜(X射线能谱仪)等手段研究沉积层结合区显微组织特点，结合激光熔池冶金热力学过程，分析结合区显微组织形成机制。结果表明，Cr3C2-NiCr金属陶瓷层主要由Cr3C2、Cr7C3和Ni基固溶体组成，沉积层与45#钢基体的结合区分为共晶区、枝晶区和平面晶区。根据石墨在Cr-Ni熔池中溶解进程，可以得到结合区碳化物的生长过程，即枝晶前沿生长出Ni+M23C6共晶，并包围低熔点合金生长出壳状M7C3碳化物，在熔池中生成Cr3C2-NiCr金属陶瓷。

主要研究薄板陶瓷微孔的激光精密加工工艺。具体采用CO2、光纤激光器以脉冲打孔和切割技术，通过优化激光器功率、占空比、重复频率、离焦量、辅助气体类型、气压等工艺参数，旨在改善激光加工陶瓷微孔的热影响、锥度和提高激光加工效率满足工业应用的要求。实验结果表明：采用CO2激光能够加工出孔径为80~200 μm的微孔，其效率达18 hole/s，热影响也得到了明显改善；而采用光纤激光单脉冲方式打孔速度达300 hole/s，其微孔锥度可控；切割方式打孔速度达6~8 hole/s，且能够获得孔径为100 μm的直微孔的稳定激光微加工。

针对高能氟化氘激光器中窗口镜热效应明显，严重影响激光器性能的问题，利用有限元COMSOL Multiphysics软件对激光器窗口镜的热效应进行仿真分析，重点讨论了激光光强分布、窗口镜旋转、大气压差及后表面吹气对窗口镜温度和应力分布的一般规律。研究表明：光强均匀分布使窗口镜能承受更高的激光功率密度；窗口镜在一定速度下旋转时，最高温度有所降低，且温度分布明显被均匀化；大气压差的存在，使得后表面应力变大，前表面变小；后表面吹起气流越大，后表面的温度和应力越小，冷却效果越好，但对激光器输出光束质量影响越大，因此需综合考虑吹气速度和气体温度。

实验研究了产生暗和暗亮脉冲谐波的基于氧化石墨烯作为可饱和吸收体的被动锁模掺镱光纤激光器。此外，暗亮脉冲簇和高阶谐波亮脉冲也在此激光腔中获得。以上的锁模状态是通过调整偏振控制器和抽运功率大小而改变的。实验中，56阶的暗脉冲谐波已经可以实现。暗亮脉冲谐波的次数可达到6阶，而亮脉冲谐波的次数可达到1084阶。

报道了一种1.2 μm掺磷拉曼光纤激光器的理论模型。用1.035 μm的高功率掺镱光纤激光器做抽运源，列出了耦合波方程，并用Matlab数值方法对一级斯托克斯光进行求解,同时利用文献实验结果对此求解方法进行验证，结果吻合较好。最后通过计算得到在实验条件下，此系统的最佳掺磷光纤长度为30 m,大大缩短了拉曼光纤的长度，输出镜反射率为84%。

研究了亚克力导光板的CO2激光精密高速钻孔工艺。具体采用激光脉冲划线的方式在亚克力基材上高速蚀刻出盲孔作为导光点，旨在提高亚克力基材对光线的漫反射，并优化激光单点能量、脉宽、重复频率、离焦量、切割速度、加速度等工艺条件使导光点满足工业用户对盲孔直径、蚀刻深度和孔间距等参数的需求。实验在光学级亚克力基材上高速钻出微孔，并利用光学检测设备对产品的导光效果进行了测试。实验结果表明：采用实际输出功率为100 W的CO2激光器，波长为10.6 μm，重复频率为8 kHz，激光脉宽为10 μs，切割速度为2500 mm/s，加速度为40000 mm/s2，离焦量为0.6 mm，使用首尾抑制脉冲技术在幅面为422 mm×242 mm的亚克力导光板上高速蚀刻出直径为157 μm，深度为30 μm，间距为300 μm的盲孔阵列作为导光点，亚克力导光板对光线的漫反射的均匀性、亮度等均满足工业客户的要求，并且钻孔效率可以高达2000 s-1。

放大自发辐射（ASE）是限制铒镱共掺光纤激光器和放大器功率提升的重要因素。通过数值计算，对单模铒镱共掺光纤放大器中的ASE进行仿真，重点模拟了光纤参数对ASE的影响，并进行提升输出功率方法的分析。通过改变抽运方式、抽运光波长、光纤放大器长度和掺杂离子的浓度等相关参数研究了ASE的影响因素。研究结果表明，反向镱离子波段ASE是影响信号光功率输出的主要因素，前向铒离子波段ASE则主要影响输出光的光谱特性。光纤参数的优选可以有效地抑制镱离子波段和铒离子波段的ASE，在保证光谱质量的同时提升信号光输出功率。

基于气相传输法制备纳米管、纳米棒和纳米帽等具有六方对称截面的不同形貌纳米氧化锌样品.应用扫描电镜、X射线衍射谱和高分辨率透射电镜进行结构表征后,室温下以中心波长355、800、1150 nm纳秒脉冲激光激发，研究径向尺寸和纵向形貌对样品回音壁模光致辐射特性的影响.实验发现纵向结构均匀、径向尺寸相近的纳米管与纳米棒具有相近的辐射特性；随着径向尺寸增加,受激辐射有明显的低阈值化趋势。与上述棒状、管状结构相比较,较细纵杆支撑较大顶部的帽状结构样品中在其顶部易获得更低阈值回音壁模单光子受激辐射、双光子和三光子吸收的上转换辐射。仿真研究与理论分析表明，腔内光场局域性、横向场与纵向模耦合损耗是样品发光特性形貌依赖的主要物理机制。

为进一步探索量子剪裁荧光材料在提高太阳能电池效率方面的应用前景，通过光致荧光光谱研究了YAG:Ce3+-Yb3+荧光粉的光谱转换性质。在激发Ce3+离子（～457 nm）的情况下，样品除了具有Ce3+离子的发光（～540 nm），还具有显著的近红外发光（～1000 nm），这与Yb3+离子的能级相对应。这一现象表明在此样品体系中，能量可以通过Ce3+离子传递给Yb3+离子，实现量子剪裁过程。同时，研究发现在激发Yb3+离子（～915 nm）的情况下，Ce3+离子也具有显著发光现象，这表明Ce3+-Yb3+离子间的能量传递是相互的，也能实现上转换过程。此过程的存在将对量子剪裁过程的效率产生重要影响，值得进行更深入的研究。

针对激光伪装涂层效能评价的难题，通过理论分析激光制导**的工作机理，建立了激光伪装效能评价模型，计算得出将导引头有效作用距离由3 km缩短到1 km，则最大射程下末制导炮弹的命中概率能由80%降低到20%左右。基于实装的导引头及目标指示器设计了伪装涂层激光伪装效果实验测试方法，能够有效地模拟实战环境，科学地进行激光伪装性能评价。

采用溶胶凝胶法制备了摩尔分数为2% Er3+-20% Yb3+共掺杂的(NaxLi1-x)YF4纳米晶粉末。随着Na+摩尔分数由x=0增加到100%，Er3+-Yb3+共掺杂(NaxLi1-x)YF4纳米晶相结构主要发生了由四方相LiYF4到单斜相LiNaY2F8再到六方相Na:YF4的转变。在976 nm半导体激光器激发下，Er3+-Yb3+共掺杂(NaxLi1-x)YF4获得了分别对应于Er3+的4G11/2→4I15/2、2H9/2→4I15/2、2H11/2/4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2跃迁的紫色、蓝色、绿色和红色上转换发光，且上转换发光强度随着Na+含量增加而逐渐增强。Er3+-Yb3+共掺杂(NaxLi1-x)YF4纳米晶上转换发光强度的变化与其相结构紧密相关。

针对532 nm纳秒单脉冲激光辐照单晶硅、砷化镓(GaAs)太阳能电池的损伤效应，结合电池的结构和等效电路，分析了纳秒单脉冲激光对两种太阳能电池的损伤机理。结果表明，激光辐照区域的太阳能电池组成成份改变，PN结内部缺陷增多，载流子复合几率增大，导致太阳能电池输出性能下降，单晶硅材料的电池输出性能下降并不明显，而GaAs材料的电池由于砷等元素的升华，镓等金属元素的熔融再凝固过程，形成一个连接电池正负极的导电通路，导致GaAs电池不能正常工作。

探索了此领域的一种新型技术路线级联倍频压缩，重点分析了级联倍频压缩的物理思想与过程，在再次压缩技术条件的基础上，利用I类二倍频BBO晶体，对波长为800 nm的无啁啾基频光进行了原理验证实验，实现了2~3倍的压缩比，从而证明此技术的可行性，此为下一步的详细研究奠定了基础。

利用二维环形周期极化铌酸锂，提出一种角度不敏感的Solc型电光滤波器。发现二维环形周期极化铌酸锂能够克服角度依赖问题，它能为不同方向入射的光提供不变的倒格矢以维持准相位匹配。计算表明，利用二维环形周期极化铌酸锂制作而成的Solc型电光滤波器，其中心透过波长在偏离正入射情况下仍然保持不变。这种新型的角度不敏感Solc型滤波器可在多角度、多光束同时滤波。

在基于3-5阶非线性的Ginzburg-Landau方程的二维耗散系统中，引入反波导型结构的V型折射率调制，研究发现耗散光孤子一些奇特的非线性动力学现象：合适的折射率调制，耗散孤子会连续不断地向两边分裂出同样的耗散孤子，并且分裂的频率随着调制强度的增大而加快；折射率调制比较较弱时，耗散孤子被拉伸成椭圆形；而太强的调制强度会导致耗散孤子崩溃。系统分析了耗散系统中粘滞系数，以及增益和损耗系数对这些非线性动力学现象的影响，发现必须要足够的能量增益才能维持中心孤子进行连续分裂。

非球面光学元件在光学系统中的应用越来越广泛，为了提高光学系统能量收集能力，高陡度非球面光学元件常常被采用。然而，高陡度非球面光学元件的光学加工至今仍是光学制造领域内的难题之一。通过一块F数0.42的大偏离量离轴碳化硅非球面反射镜的制造实例，详细地介绍了一些重要的技术研究进展。首先是离轴非球面直接铣磨技术，与传统的铣磨最接近球面相比残余误差大大减小，估算后续光学研磨的加工周期与原来相比可以缩短2/3左右；通过对非球面方程坐标变换，大大减小了矢高差，使数控加工难度极大降低，而通过磨头沿非球面法线方向数控加工可以保证去除函数的对称性，给出了详细的磨头姿态及坐标补偿求解过程。实例最终面形精度达到均方根值0.039λ（λ为632.8 nm）。

为了在光学装调中保证单件离轴非球面的精确定位，需要对其6个自由度进行严格控制，尤其要对影响离轴非球面装调最重要的离轴量和离轴角这两个自由度加以严格控制。现有离轴非球面加工和检测中，对这两个特殊参数难以给出精确数值，从而难以实现离轴非球面的精密光学装调。通过运用离轴反射镜的曲率半径中心像与工装基准光轴之间的变化规律，采用精密测量法实现对离轴量和离轴角的精确测量。装调实验证明，利用这一测量法，光学装调出的离轴非球面可达到离轴量0.05 mm和离轴角10″级的精度，检测出的镜面波像差均方根(RMS)为0.02λ（λ=632.8 nm），使该离轴非球面获得了理想的像质，实现了精确装调。

设计了一种具有高发射和接收效率特性的激光通信光学系统。传统的卡式结构激光通信光学天线由于次镜的遮拦大大降低了发射效率，因此在设计中采用了偏瞳的卡塞格林光学天线，且收发共用，有效地提高了通信终端的发射效率和接收性能。对光学天线的增益、成像质量和传输效率等系统性能进行了分析，给出了共轴和偏轴情况下的系统收发增益曲线。同时，通过光谱分光的方法实现了通信收发光束、信标收发光束的高效隔离，大大减小了系统的体积和重量，降低了激光通信光学系统的复杂性，具有重要的参考意义和应用价值。

为了对斜拉桥表面缺陷进行远程检测，设计了四片式高分辨率视频摄远物镜光学系统。图像传感器是像元尺寸为1.4 μm×1.4 μm、靶面尺寸为1/2.3″的1400万像素高分辨率互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机。为了匹配摄像机分辨率，设计的像方分辨率为357 lp/mm的摄远物镜，焦距为320 mm，相对孔径为1/6.95，视场角为1.379°。在物方可在228 m外分辨2 mm的线宽，能够满足对普通斜拉桥拉索检测的距离和分辨率要求。

折射率失配引起的球差导致飞秒激光加工焦点在光轴方向发生位置偏移和焦斑拉伸现象，降低了飞秒激光加工的轴向分辨率和位置精确性，严重影响了飞秒激光加工三维微纳米器件质量。因此，寻求一种合理的补偿设计方案是当前加工技术的一种诉求。利用空间光调制器能够实现光场相位变化的特性，提出在空间光调制器上产生一个与像差函数等值相反的相位信息方法补偿到光路中消除折射率失配引起的球差影响。理论上分析了折射率失配引起球差对加工焦场强度分布影响，通过泽尼克多项式将球差函数进行展开分解，设计针对不同级数的球差矫正的计算全息图，实现球差矫正。该方法不仅能够消除焦斑拉伸畸变，而且能够恢复焦斑位置和强度，为飞秒激光加工中消除折射率失配影响提供了一种较好的解决方案。

固着磨料工艺主要针对某空间相机的高精度平面折反镜而开发，分别从微观结构的仿真计算和人工神经网络两个角度对此工艺加工碳化硅反射镜表面粗糙度进行分析。一方面引入了二维粗糙度的在微观结构仿真概念，在人工神网络方面使用双隐层神经网络对固着磨料工艺的加工结果进行了分析，使得网络的性能大幅提高，收敛结果达到了8.4075×10-5，并对网络性能进行了验证，标准化后的预测集与实验验证集距离偏差为0.2113。完全满足固着磨料工艺对表面粗糙度的预测需求。

焦点区域的光强分布对许多光学系统的性能起到非常重要的作用。利用分区衍射光学元件和分区双半波片的组合作为光瞳滤波器，同时对径向偏振光束的相位和偏振方向进行分区调节，使其变为不同的分区柱矢量偏振光束，这样可以实现对聚焦光强分布的有效调控。利用Matlab数值模拟，设置不同的设计参数可以使焦平面上获得不同的光强分布。利用本方法，在焦平面上除了可以得到现有文献中报道的环形光强分布、平顶光斑光强分布外，还得到了一种平顶模式的环形光强分布。该研究结果在粒子的操控与捕获、激光微加工等许多领域有着潜在的应用价值。

无衍射贝塞尔光束经轴棱锥线聚焦后可以产生周期性局域空心光束，基于菲涅耳基尔霍夫衍射理论分别分析了椭圆加工误差和光束斜入引起的像散对轴棱锥聚焦无衍射贝塞尔光束产生的局域空心光束的影响。当椭圆加工误差或者贝塞尔光束的倾斜入射角度控制在一定的小范围内时，像散对周期性局域空心光束的特性影响不大，局域空心光束还保持它的周期性和封闭性，轴棱锥的折射率或底角越大这个范围就越小，局域空心光束就容易受到椭圆加工误差或者光束斜入射引入的像散的影响。该研究结果对周期局域空心光束的应用具有指导意义。

利用缓变包络近似，给出了一组傍轴波动方程的解析解,该解可以表示一组新型超短脉冲光束，即超短双曲余弦高斯脉冲光束。对超短双曲余弦高斯脉冲光束在自由空间的传输性质进行了详细的研究，给出了传输时的轴向光强、横向光强分布、极性反转、脉冲时间延迟、功率谱等。结果表明，超短双曲余弦高斯脉冲光束的轴上光强随着传输距离的增加而平滑地减小。双曲余弦函数的参数对脉冲光束的空间强度分布及脉冲宽度都有影响。给出了超短双曲余弦高斯脉冲光束功率谱的解析表达式，研究表明随着双曲余弦函数参数的变大，功率谱会分裂成几个峰，远离光束中心的边缘会出现红移现象。

以日常体检用血清样品为实验材料，以临床传统甘油磷酸氧化酶过氧化物酶4氨基安替比林酚法测定得到的甘油三酯含量作为参比值，同时采集了所有血清样品近红外光谱，采集范围为12500~4000 cm-1，结合偏最小二乘法建立了血清甘油三酯定量模型。实验结果表明，变量范围选取10796.2~8246.6 cm-1，采用多元散射校正对光谱进行预处理，所建立的血清甘油三酯偏最小二乘定量校正模型的相关系数R2为0.9454，交叉验证校正标准差（RMSECV）为0.146；检验集预测标准差（RMSEP）为0.151，相关系数R2为0.9068。结果表明，应用近红外光谱技术结合偏最小二乘法建立血清甘油三酯定量模型，用于未知血清样品甘油三酯含量的非破坏性检测是可行的。

以Nd:YAG脉冲激光器的基频1064 nm和二倍频532 nm输出为激发源，获得了一种切、斩两用不锈钢刀具材料在300~500 nm波长区间的激光诱导击穿光谱，通过对谱线的归属，发现该不锈钢材料除包含主要元素Fe，还含有为改善材料特性添加的Cr、Ni、Mo、Nb、Cu、V、Ti及微量杂质元素Gd、Zr、Sm、Pm、Nd等。而文献报道的元素C、Si、N，由于其灵敏谱线波长大部分小于300 nm，所以光谱图中未出现明显对应这些元素的谱线。同时发现随激光脉冲能量的增加，等离子体发射谱线的强度、电子温度、电子数密度均增大，将该现象归因于激光能量增加导致的样品烧蚀量增大及电场强度的增加。相同激光能量的条件下，532 nm激光诱导的等离子体具有更高的电子温度和电子密度。

基于哈达玛变换算法和微光机电系统(MOEMS)微镜的良好可编程性，提出了一种改善新型空间调制傅里叶变换光谱探测系统信噪比的方法。对哈达玛变换算法应用于该系统做了理论分析并搭建了实验系统进行验证。结果表明，经过哈达玛变换处理后的干涉信号噪声明显减小，复原光谱旁瓣得到明显抑制，信噪比显著提高。

光声光谱法是一种高灵敏度的检测方法。池常数是光声检测系统的重要参数，直接衡量了系统将光能转化为声能的能力，因此池常数的标定是光声检测系统校准的重要工作。通过直接采用大气中的氧气对光声系统的池常数进行标定，对于长为100 mm，直径为6 mm的一阶共振光声池的池常数标定结果为2330.8 Pa·cm·W-1，重复性为0.67%，与标准气体的标定结果相比，相对误差为0.54%。实验证明可以利用大气中的氧气实现池常数的在线标定。

太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术从实验室走向实际应用亟需信号获取速度的进一步提高。利用音圈电机平台实现了快速光学延迟线，在此基础上建立了快速扫描太赫兹时域光谱系统。经测试，快速延迟线的扫描频率目前可达70 Hz，时间窗口可达100 ps以上。与传统的步进扫描方法相比，系统利用快速扫描方法（扫描频率为1 Hz）能够获得同等品质的信号，而测量时间却缩短为前者的1/360，极大地提高了太赫兹信号的采集速度。这种利用音圈电机平台实现太赫兹时域光谱快速扫描的方法对于太赫兹快速光谱成像技术的研究具有参考意义。

多程放大系统隔离能力关系到激光器的安全稳定运行。由于系统中反射光学元件膜层引起的退偏会导致系统隔离能力大幅降低，因此无法满足设计要求。以神光III主机装置为例介绍了主放大系统隔离技术，并分析了光学膜层退偏机理，离线实验观测了单个反射元件的退偏现象。研究发现引起光学膜层退偏的主要原因是膜层厚度及折射率设计误差。根据实际光路中采用的角反射器元件反射率指标计算得到光学薄膜退偏将系统隔离能力限制在32，介绍了系统解决措施。

利用一种简单的信号变换技术，将输出脉冲的瞬时波形映射成整形器或编码器的光谱响应，从而通过线性啁啾光纤布拉格光栅的切趾设计，将变换限高斯超短光脉冲整形为方型或三角型脉冲。为了证实该方法对光脉冲串编码的有效性，产生了具有1011码字的非归零和归零脉冲码。