对Cr⁴⁺∶YAG固体激光器的吸收效率、量子效率、储存效率和提取效率等本征效率进行了分析．Cr⁴⁺∶YAG晶体的吸收截面、发射截面、上能级寿命和激活离子浓度等对激光器的本征效率有很大的影响．提高Cr⁴⁺∶YAG晶体的光学品质和激活离子的掺杂浓度，优化泵浦源的运转波长和激光腔的设计都能显著改善Cr⁴⁺∶YAG固体激光器的本征效率．

在时间相关单光子技术的基础上，对假根羽藻外周天线内叶绿素分子间的能量传递进行研究．采用瞬态吸收与荧光发射谱识别样品内的具有特征光谱组分的分子，得到在叶绿素分子的Q带区主要存在以下六个特征分子：Chlb₆₃₀，Chlb₆₄₂，Chla(653,652)，Chla(667,664)，Chla(676,680,675)，Chla(683,682)．在630nm的飞秒脉冲光的激发下，通过对不同特征发射峰出的荧光动力学进行解析得到：1)Chlb₆₂₈分子所吸收的能量仅有大约20%被直接传递给其他叶绿素分子，传能时间小于150fs；2)叶绿素间大部分的能量传递发生在长于76ps的时间范围内；3)传能时间常量在几百fs以及10ps左右的间接传能可能与具有不同光谱组分特征的叶绿素分子在外周天线内的排列方式以及偶极距的取向有关；4)Chlb_654，657652，Chla(666,664)，Chla(677,680,675)和Chla(683,682)以荧光形势耗散能量的时间常量分别为1．41ns，1．39ns，676ps，709ps，这部分在整个能量耗散中占的比例不超过40%．

通过分析实际P－N结与理想模型之间的差别，建立了P－N结二极管及太阳能电池的数学模型；利用Matlab中的系统仿真模块库建立仿真模型，设置参量，求解模型方程并绘制了图形．对太阳能电池在一定光照下旁路电阻及串联电阻取不同数值时对其开路电压、短路电流及填充因子的影响做了模拟，并与实际测得的硅太阳能电池伏安特性进行了比较．模型分析与实验测量的结果表明：等效的旁路电阻和串联电阻分别影响电池的开路电压和短路电流．仿真结果与实验测量结果一致．

介绍了一种新型荧光屏结构，采用透明导电膜代替传统荧光屏中的铝膜作电极．分别测试了新型荧光屏和传统荧光屏的加电特性．实验结果表明新型荧光屏具有较高的耐压性能，对提高X射线变像管的空间分辨率有重要作用，而且能延长变像管的寿命．采用透明导电膜制作荧光屏还具有工艺简单，成本低和成品率高的优点．

本文利用密度矩阵方法研究了柱形量子线中的光学克尔效应，重点讨论了电子－声子相互作用对其的影响，并以GaAs量子线为例进行了数值计算。结果显示，随着量子线半径R₀的减小，光学克尔效应会逐渐增强；考虑了电子－声子相互作用时的光学克尔效应比未考虑电子－声子相互作用时的大20%多；量子线半径R₀越小，峰越尖锐，峰值越强；当量子线半径R₀大于40nm时，峰会逐渐消失．

采用植物染料叶绿素和叶黄素，模拟光合作用的光电转化，以单独和混合等方式敏化纳晶多孔TiO₂膜电极，制备了太阳能光化学电池．测试电池的输出特性发现，叶绿素和叶黄素以不同浓度混合后敏化的电池转化效率η为叶绿素和叶黄素单独敏化时的5．8倍和1．4倍，最大输出功率W_opt为叶绿素和叶黄素单独敏化时的5．7倍和1．4倍．混合染料敏化表现出明显的非线性叠加效应，其效能超过两种染料分别敏化时的线性叠加．混合染料的协同效应对提高电池转化效率，获取高效、廉价、环保能源具有重要意义．

提出基于变量变换伽辽金法的三维半矢量束传播法(3D－VTGM－SBPM)，可直接应用于三维光波导器件的光波传输模拟．采用适当的变量变换，将三维半矢量BPM基本方程归结为一阶常微分方程组，避免了非物理反射且能反映模场的偏振特性，成功的分析了基于脊形光波导的平行定向耦合器的光波传输特性．

构建了纵向阶跃非均匀掺杂的掺铒Al₂O₃光波导放大器理论模型，利用有限元法、速率方程和传输方程，数值模拟了放大器的净增益特性．计算结果表明：阶跃掺杂掺铒Al₂O₃光波导放大器提高了抽运效率，净增益和信号光输出功率比优化后的均匀掺杂光波导放大器分别提高了9．2%和90．5%，长度却缩短了16．9%．

使用时域有限差分法，对带表面壳层的光学微球腔进行模拟计算，分析了微腔内回音壁模式的能量密度分布，总结了壳层厚度对微球腔谐振性能的影响，并由此探讨对微球腔进行调谐和模式控制的方法．采用这种壳层结构，微球腔的谐振性能得到了有效提高(Q值提高了30%以上，模式体积减小了60%)，为光学微球腔后续的结构设计和实际应用提供了一个新的优化思路．

采用有限元方法分析了硅基二氧化硅波导和SOI(Silicon on Insulator)脊型波导内部残留热应力引起的双折射．对于硅基二氧化硅波导，应力双折射系数的数量级为10^－4，对于上包层为空气的SOI脊型波导，该系数的数量级为10^－5，对于上包层为SiO₂的SOI脊型波导，该系数的数量级为10^－3，可见在硅基二氧化硅波导和上包层为SiO₂的SOI脊型波导中产生了大的应力双折射，而在上包层为空气的SOI脊型波导中应力双折射较小．

遴先出了具有200℃高耐热性的硅树脂，根据185nm到10⁴nm波段的透射谱，发现材料在300nm到3000nm范围内无吸收峰．用Manificier方法，推算出了600nm到1600nm波段上的光学常量，650nm和1550nm波长的折射率分别为1．513和1．498(温度为26℃时)；对薄膜进行紫外曝光后，相应的折射率减小到1．512和1．489．用激光－V棱镜装置检测出该材料无偏振特性，根据薄膜材料的表面形貌图均方高差和传输损耗分析，波导散射损耗约为0．5dB／cm．研究结果表明，这种硅树脂可用于制作光通信系统中的波导器件，特别是塑料光纤通信网络中的波导器件．

熔制了掺铒碲铌玻璃样品(100－X)TeO₂－XNb₂O₅(X=5，10，15，20mol%)，测试了其密度、折射率、转变温度、析晶温度、维氏机械强度、吸收光谱、荧光光谱、荧光寿命等参量。利用Judd－Ofelt和McCumber理论分别计算了铒离子强度参量Ωt(t=2，4，6)和受激发射截面σ_emi的大小，研究了掺铒碲铌玻璃样品光谱参量对Nb₂O₅成分的依赖性，并与典型的碲锌钠玻璃(75TeO₂20ZnO－5Na₂O)在热学、机械强度、光谱性质和放大品行四个方面进行了比较．

分析了在激光助视下，景物反射辐射光谱与光电阴极光谱匹配系数的变化，给出了理论公式，分析了此系数的特征和意义．计算了激光助视下光谱与几种典型的超二代管光电阴极(New S₂₅，Super S₂₅₁，Super S₂₅₂)的光谱匹配系数，其结果分别为0．833、0．72和0．56．验证了选取激光助视系统光源的合理性，揭示了在激光助视下，光谱匹配系数的特征，同时为在激光助视下夜视系统的视距评估提供了重要参考．

用Nd∶YAG激光器的三倍频355nm光作为激发光源，根据激光诱导荧光(LIF)方法激发并探测污染水体的荧光光谱．通过对荧光光谱的分析处理研究归一化荧光强度，即450nm处水中溶解有机物(DOM)峰与405nm处水的拉曼峰的比值，反演溶解有机物浓度．用商品腐殖酸和去离子水配置成已知浓度的溶液代替标准DOM溶液进行标定，得到回归方程．结果证明，DOM的归一化荧光强度与水体中DOM浓度有较好的线性关系，因此LIF方法是对大面积水域水质进行动态遥测的较理想方法．

分别使用X衍射仪和紫外(190nm～800nm)分光光度仪，测量了用分子束外延法生长在SiC(001)基底面上的AIN薄膜的X衍射、透射谱和不同温度下的吸收谱．X衍射表明：实验所用的AIN薄膜在c－轴存在应变和应力，该应变和应力主要是由于AIN的晶格常量与基底SiC的晶格常量不匹配所致．透射谱表明：AIN薄膜的禁带宽度大约为6．2eV；而其对应的吸收谱在6．2eV处存在一个明显的台阶，此台阶被认为是AIN薄膜中的带边自由激子吸收所产生，忽略激子的结合能(与禁带宽度相比)，则该值就对应为AIN的禁带宽度．而其对应的不同温度下(10k～293k)的吸收谱的谱线的形状和位置无明显的变化表明：温度对AIN薄膜的禁带宽度亦无明显的影响，这主要是由于在AIN薄膜中存在着应力所致．

采用电子束蒸发的方法，用石英晶体振荡法监控薄膜的蒸发速率，在不同工作气压下制备了ZrO₂薄膜样品．在相调制型椭圆偏振光谱仪和分光光度计上对样品的光谱特性进行了测试．根据波长漂移的理论，计算出薄膜的聚集密度．结果表明，随着工作气压的降低，薄膜的聚集密度和折射率都随之增大．

利用Sagnac干涉原理的分布式光纤传感器是一种可用于长途油气管线侵入、泄漏探测和定位的新技术．为了克服屏蔽和隔离Sagnac光纤环中未用作传感的那一半光纤所带来的屏蔽困难、成本增加等问题，提出一种单轴分布式光纤传感器的方法．其原理是利用一条光纤代替光纤环，并在光纤尾端设置法拉第旋转镜，构成偏振无关Sagnac干涉仪探测和定位管线泄漏．文中详细分析和讨论了该方法的系统光路和探测定位原理．

分析了光纤Bragg光栅的传感原理，将光纤光栅置于细钢管通过一种耐高温胶粘结细钢管两端使光纤光栅在高温下不脱落，并通过细钢管上的中间螺纹给光纤光栅施加预应力，使光纤光栅在温度变化过程中一直保持张紧状态，保证传感器有很好的重复性和良好的线性．实验结果表明：该FBG光纤光栅温度传感器灵敏度为0．0252nm／℃，有良好的重复性和线性，温度测量范围达200℃以上，可应用在高温环境测量温度的变化．

在光学耦接器设计中引入衍射面，根据衍射光学元件的三级像差理论，分析了衍射面初始结构参量的求解规律，通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化，给出工作波长0．4～0．7μm，焦距27．5mm，光学长度为64mm，采用一个衍射面的耦接器设计实例．该耦接器适用于单丝直径16μm，截面直径为6mm的光纤传像束．对设计结果的分析表明，折－衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器，而且在尺寸和重量上有非常显著的减少．

提出利用光栅衍射级次正负一级的能量之比(w₊₁／w_－1)，结合模拟退火优化算法来反演出光栅参量的一种方法．用正负一级的能量之比来弱化实际光栅表面存在的粗糙、周期畸变、介质折射率分布不均匀等误差，保证光栅参量的准确反演．在反演体积相位全息光栅参量的实验中，反演出的光栅参量与真值的误差不超过1%．证明了该法的正确性和可行性．同时此方法具有非破坏性，测量简单，操作方便，稳定性好等特点．

报道了一种新型、两种染料共同敏化的宽带响应光聚物材料．该材料使用孟加拉玫瑰红和亚甲基蓝作为联合光敏剂，由于混合染料的加入，使材料的感光光谱范围大大加宽．用四种波长的光对样品进行曝光，衍射效率均大于40%，最高可达80%，适合于多波长存储，分别用不同波长的激光在样品同一位置存储了四幅不同的图像，其再现图像效果良好，表明该材料是一种较理想的多波长全息存储材料．

用三色光栅照相机拍摄景物的两张视差照片，然后用单色激光器经二次曝光全息记录制成一张真彩色体视全息图，在普通白炽灯照明下可再现真彩色体视全息像．该方法制作过程更简单，减少了散斑噪音，消除了彩色全息像的色差，得到的全息像清晰明亮，色彩真实，立体感强．

利用束传播法对(1+1)维光折变亮屏蔽孤子间的相互作用进行了详细地数值模拟研究．结果表明：两同相孤子相互吸引，并伴有孤子融合现象，且孤子融合发生时的作用距离随着孤子初始间距的增大而增大；两反相孤子相互排斥，且排斥作用随着孤子初始间距的减小而增强；当两孤子的相位差位于区间(0，π)和(－π，0)中时，其相互作用过程将伴有能量转移，但两区间内能量转移的方向相反，并表现出反转对称性；由于孤子间的距离和相对相位对孤子间的相互作用均有很大的影响，因此多个孤子间的相互作用过程非常复杂，但可以通过分析相邻孤子间的相互作用对其进行定性的预测．

给出了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶空间电荷场．当高阶项可以忽略时，这个电荷场就变为早前在中心对称光折变晶体中研究的屏蔽孤子的空间电荷场．研究了中心对称光折变晶体中屏蔽孤子的高阶非线性波动方程．在适当的条件下，这个非线性波动方程能够展示明暗空间光孤子．这类晶体不同于非中心对称晶体，其非线性折射率的改变来源于二次电光效应，而不是一般的线性电光效应．应用光束传播的方法，对这些孤子的稳定性进行了讨论．表明在小的微扰下这类孤子是稳定的，不会发生分裂．

根据递推最小二乘和图像配准原理，提出了基于递推最小二乘的红外焦平面非均匀校正算法(简称ILS算法)，有效降低算法的时间和空间复杂度，使噪音图像的校正处理能够实时完成．ILS算法具有噪音参量估计准确度高、收敛速度快和计算复杂度低等优点．给出了算法的推导并用仿真数据对算法的有效性进行验证．

采用辐射温度测量技术实现了激光与生物组织热响应的无损监测．便携式红外辐射监测仪内置LD红光指示和对准音提示，在距离红外透镜25mm处最小物面孔径为2．5mm．靶点组织的温升变化是激光输出参量和被测生物组织自身的光、热物理特性的综合反映，与可能产生的疗效密切相关．实验记录了单个红宝石激光脉冲、连续CO₂激光作用下多种组织的热响应过程，从辐照时间、温升峰值、上升时间等角度讨论了不同组织、不同条件下组织热响应的差异．

基于Pennes传热方程，从理论上分析了光动力治疗中激光作用所引起的组织温升的变化．结果表明，激光照射在生物组织内形成热源，该热源在一维生物组织空间引起组织的温升一般随时间呈指数形式增大，随激光照射处的距离呈指数减少．激光照射生物组织产生热效应，存在一个最小阈值光剂量，仅当照射的激光剂量大于阈值光剂量时，才能产生热效应．阈值光剂量大小由生物组织的光学参量和热物性参量决定，并随激光照射处的距离呈指数增加．

利用半导体光放大器增益饱和数学模型，第一次分析了基于单个半导体放大器进行光标签提取的节点性能．通过对半导体光放大器的参量分析和优化，仿真显示，对于标签速率2．5Gb／s、净荷速率40Gb／s的光分组包，提取的标签消光比可达到13dB．

对于PMD的研究，分段模型是较优的选择．原始模型经过数学推导，可转化为迭代模型．转化后的模型物理意义明晰，在直观上便于看出PMD随光纤分段增加的累积过程，具有较强的移植性．理论分析指明了数值方法产生误差的缘由，给出了实用数值计算的迭代模式，对于PMD补偿具有指导意义，同时使计算变得简洁．

通过对光开关和节点流量进行建模，利用新颖的等效串扰系数法，研究了基于XGM效应的SOA开关矩阵在OPS网络中的串扰问题．分析了SOA的各种参量以及节点流量特性对开关隔离度、节点中由串扰造成的误码率以及节点级联能力的影响．提出了优化SOA交换矩阵的具体措施，包括提高SOA的载流子寿命、控制脉冲能量和节点中流量的单播特性，以及降低SOA的饱和能量和有源区长度等．

利用传输矩阵方法，从理论上研究了三缺陷层一维光子晶体的光学性质．在缺陷层间距足够大以致于出现缺陷态简并的情况下，调节第一或第三个缺陷层的光学厚度，光子晶体缺陷态的透射率会发生最大程度的变化．这种结构可同时具有窄带滤波器和光开关的功能，据此提出了一种低阈值光开关的设计．把折射率可调的向列型液晶作为晶体的第三个缺陷层，并用4×4传输矩阵方法计算了其缺陷态透射率与电场电压的关系．

在“星光Ⅱ”装置上进行针孔点背光技术的演示实验．利用激光辐照φ50μm的小孔产生的堵孔效应使X光的脉宽缩短，起到类似于短脉冲点背光源的作用．另外利用成像方法，实验演示了由面背光方式获得点背光技术，称之为点针孔背光技术．实验结果表明：结合堵孔效应和点背光方式，能获得与点背光同样的结果，这样可以避开点背光对激光器较为苛刻的要求．

应用两种方法对CCD摄像机的图像中心进行标定；其中直接光学方法根据因镜头畸变造成的像素点在像面水平和垂直两个方向上分布的对称性得到图像中心；基于镜头畸变的透视投影方法利用具有精确定位点阵的平面模板及其在不同方位所成图像，标定出摄像机的内外参量，其中包含图像中心．标定过程考虑了两种主要的镜头畸变．针对某型摄像机及镜头，试验得出关于两种方法的适用性和优缺点，并验证了后一种方法的强收敛性．

提出一般形态学相关概念，并提出一种小型联合变换相关器的硬件设计以实现一般形态学相关．提出两种改进的一般形态学相关算法，灰度图像按某种分解方法分解成一系列二值图像片．在第一种算法中，每片二值联合图像片的边缘被检测，其功率谱求和．在第二种算法中，一种情况是每片的联合变换功率谱被二值化或细化再求和；另一种情况是这些片的联合变换功率谱的总和被二值化或细化．计算机模拟结果表明，改进后的算法能改善高相似度灰度人脸图像识别的鉴别率．

为了探测图像中的肤色像素，提出了一种新的方法－支持向量机(SVM：Support Vector Machine)方法．它是一种基于肤色的非特定人的面部定位方法，是非接触人机交互技术和机器视觉中的一个重要内容．实验结果表明，采用支持向量机方法较传统人工神经网络方法不仅有更高的探测准确性，而且具有更好的推广性能．由于SVM采用结构风险最小化(SRM：Structural Risk Minimization)准则，在最小化训练误差(经验风险)的同时，尽量缩小模型预测误差的上界，从而使模型有更好的泛化能力．

提出了一种基于显著兴趣点的图像检索新方法，此方法主要有显著兴趣点检测、基于显著兴趣点的特征描述和相似性度量三个步骤．先使用一个自适应滤波器对图像进行滤波，然后提取显著兴趣点；以显著兴趣点为线索，设计了一种基于显著兴趣点的环形颜色直方图，既利用了显著兴趣点的局部特征，又考虑了显著兴趣点的空间分布结构；用图像间的环形颜色直方图距离来度量图像间的相似性．该检索算法不但保证了对图像旋转、平移鲁棒性，而且克服了传统直方图没有空间位置的缺陷．实验结果表明，该方法对图像检索非常有效．

提出了一种新方法用于提取用于匹配计算的可靠特征点——凹凸(ridges／troughs)边界上的特征点：沿凹凸边界上的高曲率点，凹凸边界线的交叉点以及图像表面上的最小值点．实验表明，与传统的沿阶跃边界提取特征点的方法相比，该算法提取出的特征点可靠性更高，大大减少了误匹配率．在凹凸边界点检测阶段，只需要对图像扫描一遍即可，而凹凸边界交叉点和高曲率点的提取要消耗更多的时间．因此本方法可用于对特征点可靠性要求很高但数量需求不大的情况．

提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的多通道图像数据融合复原方法，研究了该方法在多光谱图像复原上的应用．将软竞争学习策略和自适应调整隐节点相结合对网络进行优化训练．利用多光谱卫星图像数据，对所提出的方法进行仿真实验．实验结果表明：该融合复原方法提高了复原图像的质量；改进后的学习算法能够保证学习准确度和较短的训练时间；实验还表明RBF神经网络的多通道复原和单通道复原、传统的维纳滤波及最大后验概率方法相比，在改善图像像质上具有明显的优越性．