从平板波导的本征值方程出发，导出弱调制介质光栅共振位置的表达式，其预测结果与利用严格的耦合波理论所得值一致．对正入射时导模共振产生双反射峰现象进行解释，并就导模共振对入射角和光栅周期敏感性的成因进行了探讨．从薄膜的特征矩阵方程出发，在理论上分析了利用导模共振获得性能良好的反射滤光片的途径．

研究了Mach－Zehnder型极化聚合物电光波导强度调制器的制备工艺．器件采用DANS(4－dimethylamino－4′nitro－stlibene)聚合物为电光波导材料，由电光波导层、上下介质缓冲层、上下金属电极层构成五层波导结构．对五层光波导各层之间的光学、化学以及微加工工艺的相互兼容性进行了深入研究．采用紫外光漂白方法制备出侧壁光滑的条波导，采用钨丝电晕极化方法对DANS聚合物波导进行有效极化，使其具有电光特性．通过优化器件制备工艺，研制出工作波长为1300nm的M－Z型电光波导强度调制器原型器件．实验测得器件半波电压约为10V，调制带宽约为1GH_z．

将中频磁控溅射方法沉积制备的镱铒共掺A1₂O₃薄膜刻蚀成矩形截面、直线通道的光波导放大器．测量了净增益与抽运功率的关系，结果表明：净增益随抽运功率近似线性增加，阈值抽运功率为18mW；抽运功率为68mW时，长2．24cm的光波导放大器净增益为8．44dB．数值模拟结果显示，相同抽运功率下的净增益为10．6dB．

提出了一种利用布喇格光纤光栅反射光作信号源、高频CO₂激光脉冲写入的长周期光纤光栅和超周期光纤光栅作传感器实现温度、应变和扭曲同时测量的全光栅型低成本强度解调传感方案．文中利用长周期光纤光栅边缘滤波效应实现了温度、应变和扭曲传感信号的实时解调．实验结果表明，其温度和应变的测量灵敏度分别为－0．211dB／℃和－0．012dB／10με；而扭曲率的测量灵敏度为0．4394dB／(rad·m^－1)，是该法写入普通LPFG的4倍以上．

从阵列波导光栅的光栅方程入手，分析了聚合物阵列波导光栅采用电－光效应进行波长调谐的原理，提出了具有单推挽结构和双推挽结构的电－光波长可调谐滤波器．并用Optiwave软件分别对无推挽结构和推挽结构波长调谐器进行了计算机仿真．结果表明：当外加电压从－100V增加到+100V时，前者的波长调谐范围约为5nm，而后者中，单推挽结构的波长调谐范围为约10nm，双推挽结构的波长调谐范围可达20nm．

研究了横向不均匀偏置磁场作用下掺Bi的YIG薄膜中微波静磁波的激发和传播特性；采用变分方法计算了静磁正向体波的色散关系和交变磁化强度，分析了不均匀场对静磁波－导波光耦合的影响．理论计算得到的衍射效率曲线与实验结果基本一致，表明适当不均匀场可以大大提高磁光Bragg器件的衍射性能．

讨论了极紫外投影光刻掩模的反射光谱随多层膜参量的变化，通过曲线拟合得到了峰值反射率、带宽和中心波长与多层膜粗糙度、材料比值以及周期厚度的9个函数关系．模拟了6镜极紫外投影光刻系统的反射光谱，并计算了晶圆片处的相对照明强度．分析了由掩模在晶圆片处引入的照明误差，给出了照明误差的合成公式．

为了提高Glan－Taylor棱镜的透射率，改善其使用性能，研究了Glan－Taylor棱镜增透膜的设计、制备及测试．经过多次工艺实验选择了膜料并找到了合适的蒸镀条件，较好的解决了膜层与冰洲石晶体的附着力，用膜系软件进行了优化设计，并利用电子束蒸发方法实际制备了设计的膜系．最后利用岛津UV3101分光光度计测试了棱镜端面增透膜的反射光谱特性，测量结果表明镀膜以后在设计的光谱区域内端面的反射率均小于0．4%，并且膜层牢固．

介绍了高通量傅里变换成像光谱仪的概念，分析了其中使用的改进型Mach－Zehnder干涉仪的原理，计算出其光程差以及调制度．可以看出：要得到较好的调制图形，必须满足两像面夹角和像方孔径角都是小角的条件，且两个像点之间的横向距离和纵向距离越小越好．讨论了像面与探测器平面之间的横向和纵向偏差及CCD单元尺寸等因素对光谱仪调制度的影响．通过调节各参量，三种调制度都可以达到90%以上，能够满足光谱仪应用需求．

对光纤陀螺中SLD光谱调制度的变化进行了实验研究．从理论上阐述了光路系统中光谱的调制度增大的原因，其仿真与实验结果非常一致．在此基础上，进一步分析了光谱调制度对相干函数的影响，评估了二阶相干峰引起的光纤陀螺误差水平．

提出一种基于新型的分光方法的横向剪切分束器，分析了该分束器结构的分光原理，并对其用于干涉光谱仪中的效果进行了分析计算．该分束器同体积条件下较目前的分束器可以产生十倍以上的剪切量，应用到干涉仪中可以在获得高光谱分辨率的同时不增大仪器的体积和重量．同时，该分束器分光时，无光能返回光源，较Sagnac型分束器对光能的利用率提高了近一倍；相对变形Mach－Zehnder型结构易实现实体化．

采用不同的晶体畸变模型，利用CDM(complete diagonalization method)方法对YAG∶Cr³⁺晶体的EPR参量进行了系统研究．通过计算结果对晶格畸变模型进行了分析．结果表明，在三角对称下，对杂质离子电荷与中心离子电荷相等的情况，不适合用杂质离子沿C₃轴位移的模型来研究晶体的局域结构，而且由于基态和第一激发态的零场分裂都对局域结构微变非常敏感，因此仅由基态零场分裂来确定晶格局域结构是不可靠的．同时结果表明，Cr³⁺离子进入YAG晶体后，产生了△θ=1．88°的三角畸变．从而成功统一地解释了YAG∶Cr³⁺晶体的EPR参量和精细光谱结构．

分析了光谱成像仪CCD焦平面的非均匀性机理和各种非均匀性校正算法，提出两点多段的非均匀性校正算法，该算法避免了两点校正算法的低准确度和多点校正算法的大运算量．在光谱成像仪上的应用结果表明，两点多段的非均匀性校正算法具有运算量小、准确度高、实用性强的优点．

研究了以单轴晶体为包层，纤芯为各向同性非均匀材料光纤的功率传输特性．在纤芯满足弱渐变条件的假定下，按矢量场法进行了分析．针对基模讨论了包层的轴向与横向的介电常量比τ对光纤截面上功率分布的影响．结果表明，τ对低频情况影响显著，而对高频情况则影响很小．当此种结构的光纤用做单模光纤时，选用τ较大的包层材料有利于提高传输效率．

提出了一种第一段无泵浦、第二段前向泵浦和第三段后向泵浦的三段级联掺铒光纤超荧光光纤光源的新结构．数值分析了泵浦光波长、铒光纤长度以及泵浦比例对新结构性能的影响．结果表明可以找到一组适合制作成本低廉、输出功率高、谱平坦的长波段掺铒光纤超荧光光源．

介绍了弹性分组环异步网络中发送速率同步功能的特点和实现同步的方式．结合弹性分组环环网中的带宽分配原则提出了一种能够适用于弹性分组环异步环网的同步传输机制：动态加权发送速率．该机制依据节点主传送队列深度动态改变接收数据流的转发权值来实现同步传输．研究结果表明该机制能够实现弹性分组环异步环网中的同步传输，节点主传送队列不会溢出．

提出一种使用光纤双布喇格光栅测定压力的测量方法．在外界压力作用下，传感光纤布喇格光栅反射波长的漂移，被转变成在交变力策动下，发生弯曲的等强度悬臂梁调制扫描光栅反射光脉冲间隔的变化．实验结果表明，光纤布喇格光栅反射波长漂移的测量范围为0～3nm，波长测量的不确定度为1pm；压力传感器的量程为0～6MPa时，压力的测量不确定度为0．005MPa．

提出了近红外光纤探头“视距”模型．通过Monte Carlo模拟和两种不同光学性质的双层模型实验，得到了100μm探头“视距”的经验公式．提出了三层模型的“视距”定义，给出了“层分辨率”的概念，并通过大鼠大脑的试验得到验证．利用近红外光纤探头“视距”，可以区分不同的脑组织，在深脑探测手术中进行导航．探头“视距”提出了一个近红外探头视距研究的普遍方法，对光纤探头的设计有重要意义．

根据高斯噪音高于二阶的累积量为零的特性，提出基于四阶累计量的红外焦平面固定噪音乘性参量估计算法，完成从图象场景中自适应估计阵列单元的增益．利用泰勒级数展开给出乘性参量估计均值和方差的统计特性，证明算法给出乘性增益的估计为渐进无偏估计．提出的算法用蒙特卡罗仿真给予验证，证明了算法的有效性．并将提出的算法应用于实际图象的处理，有效降低了固定图案噪音，达到了较高的非均匀校正水平．

针对IRFPA器件在工程使用中固定图案噪音会发生漂移及探测元响应呈现非线性的特征，提出了一种以二次方程表征的响应特性数学模型，并利用场景数据的卡尔曼滤波算法，对其实施双校正。本算法较基于线性模型的非均匀性校正算法具有更好的校正效果，仿真实验结果验明了算法的优越性．

采用平面波展开法模拟计算了由空气背景中的介质柱构成的二维Kagome格子光子晶体的能带结构，得到了使完全光子禁带最大化的结构参量．计算结果表明：由圆形、正六边形和正四边形三种不同形状锗介质柱构成的Kagome格子光子晶体都出现了完全光子禁带，最大禁带分别为△=0．014(ωa／2πc)、△=0．013(ωa／2πc)、△=0．011(ωa／2πc)．发现由圆形和正六边形两种介质柱构成的Kagome格子光子晶体在填充比连续变化的较大的范围内都有宽度较为稳定的完全禁带，且它们具有非常相似的能带结构．

用传输矩阵方法研究了一维周期性增益介质的透射频谱随系统层数的变化规律．研究发现：对层数一定的介质，透射率在某些频率上有很大的峰值；增加层数，尖峰在频谱图上出现的位置会发生移动，且对不同的频段，其位置随介质层数的变化规律是不同的．考察了这种系统中每个频率的光所对应的临界长度，解释了不同频段激光出现位置随层数变化的规律．比较了周期系统和随机系统中临界长度与频率关系的异同，用群速度理论和能带理论对此做了解释．

推导计算了全内反射型光子晶体光纤的非线性系数与其两个几何结构参量：包层空气孔半径和空气孔间距之间的关系，给出了输入光波长为1550nm处，非线性系数与这两个结构参量之间的关系曲线并对其进行了分析．给出了全内反射型光子晶体光纤的非线性系数随输入光波长变化的曲线，分析了短波处高非线性系数产生的原因并指出这一特性的应用潜力．

提出了菲涅耳波带板(FZP)无运动卷积全息术．该技术使用均匀扩展光源，使得从光源不同位置发出的光在经过FZP编码孔径之后，在物体上形成多个菲涅耳波带板投影叠加．物体的全息图是FZP投影光强分布函数与物体的光强分布函数的卷积，无需机械运动便得到物体的扫描全息图．采用数字相关解码方法实现全息图的再现．用蒙特卡罗方法模拟了菲涅耳波带板入射光束在经过散射介质以后，其出射光强分布随散射介质厚度的变化规律．结果表明：当散射介质厚度为5cm时，出射光束依然基本保持菲涅耳波带板形式的光强分布．对嵌埋在浓度为1%的Intralipid散射溶液中直径为0．4mm的金属丝进行成像实验，分别得到当散射介质厚度为1cm、3cm和5cm时的再现像，实验验证了菲涅耳波带板无运动卷积全息术用于高散射介质中物体成像的可行性．

应用菲涅耳波带片光学扫描全息术原理，研究强散射介质中吸收体的三维成像．针对由成像物体强散射背景产生的背景噪音，提出复合扫描全息术成像方法．实验中应用这一方法，对嵌埋在浓度为1%，深度为1．7cm的脂肪乳剂中的吸收体成像，得到了信噪比和对比度较好的再现像．在此基础上，对复合扫描全息成像系统的信噪比，对比度及分辨率等性能进行了深入的理论分析和实验测试．研究表明，与单一模式相比，复合扫描全息术在信噪比和对比度方面有较大改善，但分辨率还需进一步提高．

使用复解析信号法，研究了衍射长度与频率无关的超短脉冲贝塞耳－高斯光束在自由空间中的传输，推导出了解析表达式并进行了理论和计算分析．结果表明：在无衍射长度内，等衍射长度超短脉冲贝塞耳－高斯光束的横向光强分布扩展很小．在无衍射长度之外，横向光强分布有显著扩展．但是，在无衍射长度内轴上脉冲波形仍有展宽．随传输距离增加轴上蓝移单调增加逐渐达到一渐近值．随横向距离增加轴外光谱移动由蓝移变为红移．

根据联合变换相关理论和光的衍射理论，定量分析了联合变换相关中两相关输入物长宽比与输出相关点形状间的关系．结果表明：输入相关物长宽比影响相关点的形状，当相关物长宽比过大时，将使相关点形状严重偏离圆斑形状，从而影响相关点的探测和精确定位．

计算和分析了表面反射特性对选择波段进行目标探测的影响．通过引入正交子空间投影方法，将背景信号从接收到的混合光谱中消除，从而达到压缩背景信号的目的．并在此基础上运用匹配跟踪算法自动地进行优化波段的选择，达到选择最佳波段的目的，从而进行目标探测．在大气外实际目标的探测中，得到了进行大气外目标探测的波段选择与目标表面反射特性的关系．

由于受CCD相机、中子散射及控制电路等因素的影响，数字中子照相系统所获图像常被噪音污染，抑制噪音对于提高数字中子照相系统图像质量具有重要意义．利用多尺度几何分析能捕获图像几何结构的特性，提出一种新颖的基于contourlet变换的图像去噪方法．通过计算方差一致性测度(VHM)，确定局部自适应窗口，从而最优估计contourlet系数的阈值萎缩因子，对contourlet系数进行萎缩，实现降噪功能．该方法将阈值去噪法与基于子带相关的图像去噪法相结合，充分利用在同一方向子带中沿边缘或轮廓contourlet系数的相关性，它能实现“去噪”和“保留信号”之间的平衡．实验结果表明，该方法在峰值信噪比指标上优于传统的contourlet系数硬阈值处理方法及维纳滤波方法，能有效地抑制图像噪音，同时适合于中子辐射图像的处理．

在分析现有图像融合质量评价方法特点的基础上，提出了新型的、基于结构相似度的图像融合质量评价方法．针对不同情况，分别采用平均结构相似度、加权平均结构相似度、结构信息与交互信息量之乘积作为图像融合质量客观评价标准．该方法充分考虑了图像的结构信息和人类视觉系统的特性，可以为不同场合下选择不同的算法提供依据．对不同融合算法的质量评价结果表明，该方法是一种有效的图像融合质量评价方法．

分析了待探测的瞬态光信号、背景光信号和高频干扰信号频率的特性，利用LabVIEW软件平台设计虚拟仪器，进行信号处理和分析．设计了数字滤波器，对采集到的信号进行数字滤波，对滤波后的目标信号进行谱估计，得到功率谱密度．试验结果表明，该方法设计简单，运行可靠，滤波效果显著．

使用光学分束器和单光子源，利用单光子态和真空态制备出了纠缠单光子态．利用光学分束器作用和单光子探测，实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移．提出了一个关于纠缠单光子态的量子隐形传态方案．在这个方案中，被传送的是一个未知的单光子纠缠态．通讯双方使用的量子信道是两个单光子纠缠态．通过使用分束器作用和对输出态进行光子测量以及在经典信息的帮助下，纠缠转移和量子隐形传态的过程被完成．

提出了二粒子部分纠缠态的量子隐形传递控制方案．在该方案中，以四个二能级粒子GHZ态作为量子通道，把量子通道中的一个粒子作为控制粒子．在传递者和控制者进行一系列的量子操作和测量之后，根据他们的测量结果，接收者再进行适当的变换就能得到待传递粒子的量子态．

通过理论推导，构建了抗蚀剂的感光特性、光源的光效与曝光量之间的数学模型，为液晶光阀代替穿孔带提供了理论依据．结合液晶光阀的工作原理和光刻快门的控制原理，对液晶光阀组的控制进行了研究并给出了其控制电路图．通过实际光刻试验，自控液晶光阀组光刻快门机构可以完成编码图案的控制，通光控制达到了预计要求，刻出的图案清晰，线条陡直．证明液晶光阀组替代穿孔带用作光刻快门是完全可行的．

为了将测量间隔较小的光谱反射比数据删节或者压缩成间隔较大的数据，给出了三种方法，即：直接选取法、线性删节法和三阶删节法，并对其特性进行了仿真验证．从仿真的结果可以看出：若将测量间隔为5nm的数据压缩成间隔为10nm、20nm或30nm的数据，则采用三阶删节方法误差最小；若将测量间隔为10nm的数据压缩成间隔为20nm或30nm的数据，则直接选取法似乎结果更好一些．另外，还给出了三阶删节方法与“向量子空间法”在光谱图像压缩方面的特性比较，比较的结果发现，三阶删节方法要比“向量子空间法”更好一些．可以看出，删节方法无论是对光谱反射比的删节还是对光谱图像的压缩，其结果都能很好的满足工业需求．

推导并用实验验证了光强与入射波前在单位像元面积里成近似线性关系，从而得到入射波前经CCD采样后的功率谱密度(PSD)公式．根据该公式，模拟分析了影响CCD采集系统的系统传递函数的各个因素：入射波前、CCD的填充因子及CCD的曝光时间，得出了他们与系统传递函数的定性关系，并且通过实验明确CCD曝光时间对高空间分辨率波前检测不确定度的影响，为高空间分辨率干涉设计提供了理论依据．

介绍了同步辐射光束线中，超环面聚焦镜四点压弯装置的机械压弯原理，建立了四点压弯装置的数学模型．针对压弯柱面镜子午方向微小(最大挠度为10^－2mm级)弯曲变形，给出理论圆弧线与实际压弯挠曲线之间误差非线性函数，采用CAE技术对误差函数的求解，优化了压弯点力学参量l，使误差函数取值最小．最后通过北京中能辐射光束线中超环面聚焦镜的工程实践，验证了优化设计的正确性．