提出并实现了由热键合直角棱镜与角锥棱镜构成的新型946 nm及473 nm单频非平面环形激光器.直角棱镜由无掺杂的YAG晶体和2 mm厚的Nd∶YAG晶体热键合形成，可提供激光增益、光路闭合及对946 nm激光起偏等多种复合功能.角锥棱镜由熔融石英材料构成，在环形永磁铁作用下，提供法拉第旋转作用.实验上实现了该结构的946 nm腔内倍频，并获得了473 nm单频单向激光输出.

利用结合双温模型的分子动力学模拟方法，研究了飞秒激光与金属相互作用的烧蚀机制.采用中心波长为800 nm，能量密度从0.043 J·cm－2到0.40 J·cm－2不等，脉宽分别为70 fs和200 fs的激光烧蚀金属镍和铝材料.靶材的温度、原子位型以及内部压力随时间的演化展示了材料热物性参量特性和激光参量对烧蚀结果的影响.结果显示材料电子热传导率对飞秒脉宽激光下的影响仍然较大; 对比铝和镍的结果可知，铝的电子晶格耦合系数比镍的小，故电子晶格间的温度梯度持续时间较长; 铝的电子热传导系数比镍的大，所以材料上下表面电子温度耦合的时间缩短.铝薄膜表面在能量密度为0.40 J·cm－2激光烧蚀下呈现纳米尺寸的晶体结构.

采用单模放大和包层抽运放大的级联方式，在主振荡功率放大系统中，将平均功率0.5 mW、脉宽20 ns以及重复频率为50 kHz的光脉冲安全放大到平均功率0.6 W、峰值功率600 W的脉冲输出.相应增益为30.8 dB.放大输出的脉冲信号信噪比为30 dB，脉冲形状基本没有发生畸变.在前置放大结构中抽运光通过级联熔融拉锥型波分复用器耦合，有效确保了抽运源(976 nm)的正常工作.

将石英光纤浸入低折射率的激光染料溶液中构成圆柱形微腔.采用沿光纤轴向光抽运的消逝波激励增益方式，获得了沿光纤轴向长距离的激光染料增益，受激辐射光在圆柱形微腔中回音壁模式的支持下形成激光振荡.在直径为288 μm的同一根光纤外分三段分别填入罗丹明6G、罗丹明610和罗丹明640激光染料乙二醇溶液，实现了波长分别在567~575 nm、605~614 nm和656~666 nm三个不同波段的回音壁模式激光振荡，用一根光纤同时获得了红、橙、黄三种不同颜色的激光辐射.对实验所获得的回音壁模式激光光谱做了模式标定，依据标定的模式数计算了各种模式以及抽运光在光纤截面的强度分布.计算结果表明，激光增益区域总是局限在圆柱形微腔回音壁模式的模场区域内，由此可以显著地提高抽运效率，增加抽运光沿光纤轴向的增益长度.

理论上研究了超短脉冲激光照射下光栅的Talbot效应，得到了超短脉冲激光照射下光栅Talbot图像的性质.实验上采用严格的实验方法(频率分辨光学开关装置测量超短脉冲激光、反射式扩束系统对超短脉冲进行扩束)很好地验证了理论分析结果.理论分析和实验结果表明，超短脉冲激光照射下光栅的Talbot图像的对比度会显著下降，而且超短脉冲激光的脉宽越短，Talbot距离越大，Talbot图像的对比度会进一步下降.

为了消除单节电极定向耦合电光开关的工艺误差对器件性能的不良影响，应用耦合模理论、电光调制理论、保角变换及镜像法，优化设计了一种两节交替反相电极聚合物定向耦合电光开关.模拟结果表明，该器件具有良好的开关性能：在1 550 nm的工作波长下，器件耦合区的长度为4 753.5 μm，交叉态电压为1.22 V，直通态电压为2.65 V，插入损耗小于2.21 dB，串扰小于－30 dB.通过微调状态电压，可以很容易地消除工艺误差对器件性能产生的不良影响.本文方法的设计结果与光束传播法的仿真结果符合得很好.

基于非成像光学的原理，设计并研制了一种用于弱光探测器的复合抛物面聚光镜.提出基于遗传算法的优化设计聚光镜电子光学系统的新方法，将探测器阳极对光电子的接收率作为遗传进化的目标函数，把复合抛物面聚光镜系统的几何结构参量和电参量作为优化设计的搜索变量，通过控制遗传算法的遗传进化方向，进行全局优化调整.仿真实验结果表明，优化后的聚光镜在会聚光线的同时可以对光电子实现有效的会聚.当入射角为30°时，光透过率高于75％，电子收集率为100%，可以满足具有反射式光电阴极和大探测面积的弱光探测器要求.

设计并制作了一种聚合物2×2定向耦合型电光开关.针对溶胶-凝胶法合成的有机/无机杂化电光材料膜厚较薄的情况，采用一种加载条形波导结构，利用掺有环氧丙脂的聚甲基丙烯酸甲脂-甲基丙烯酸缩水甘油脂作为引导层，在电光薄膜上构成定向耦合器，通过紫外光刻、反应离子刻蚀、电晕极化等工艺，制备了聚合物定向耦合型电光开关，并采用共面波导行波电极以电推挽方式工作.经测试，其器件损耗约为16 dB，开关电压9 V.

提出了一种基于二维光子晶体微环腔的新型光分叉复用器，并可以通过改变环区的硅介质柱的折射率实现波长调谐.运用经典的微环自由光谱范围FSR和微环半径R的关系，证实新型的光子晶体微环腔也满足该关系.利用二维时域有限差分法系统分析了下路信号波长及相应效率随折射率的变化关系.结果表明，只需改变环区折射率0.005，下路波长就可以漂移1 nm，而有效微环半径还不足1.4 μm.

为了对短时间大视场一维光强信息进行采集，采用编码转换技术和自聚焦透镜矩形阵列设计了光开关，用小口径电光晶体实现了大视场的测量.采用MOS管级联的高压同步电路，使得系统具有结构紧凑、性价比高、寿命长等优点.实验结果表明：开关选通时间100±5 ns，前后沿小于25 ns，消光比1 100∶1.

为了对GaN/AlN异质结电子结构有更为深入的认识，采用超原胞模型，对其进行了基于密度泛函理论的第一性原理计算.结果发现GaN/AlN为突变同型异质结，价带顶带阶为0.62eV，与实验值很接近.通过使用常用的平均键能法、平均势法和芯态法三种近似方法对GaN/AlN带阶的计算，比较得出，超原胞法虽然计算量较大，但能够给出异质结界面附近更为详细的信息，这一点其他三种近似方法无法得到，但他们也能够得出与实验值基本一致的带阶参量.

为了研究有机多层阱结构中光谱蓝移的原因,制备了以N,N′-Di-［(1-naphthalenyl)-N,N′-diphenyl］-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) 为垒层和以Tris-(8-quinolinolato)aluminum(Alq3) 为阱层的有机多层阱结构器件.利用光致发光的方法，对具有不同周期及不同阱层厚度的有机多层阱结构器件进行研究.分析认为有机多层阱结构中的光谱蓝移是由于光谱重叠造成的，而并非量子尺寸效应或激子限制效应.

针对瞬态微光信号动态范围大、低端信号微弱的特点，提出一种新的对数域压缩探测方案.基于该方案的设计原理分析，选择合适器件，完成电路设计进行实验验证.实验研究表明，该方案可将120 dB的瞬态光信号压缩到0～5 V的范围内，在降低了电路复杂性和功耗的同时，可大大缓解后级数据采集单元的设计压力.

采用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP方法在Lanl2dz基组水平上对PtnNim(n+m=6,n、m≠0)团簇的各种可能构型进行了几何结构优化，得出了它们的基态构型，并对其能量、热力学性质、核独立化学位移、光谱和极化率进行了理论研究.研究结果表明,PtNi5、Pt2Ni4和Pt3Ni3团簇的基态结构都为四角双锥结构，Pt4Ni2和Pt5Ni团簇的基态结构分别是戴帽三角双锥和三角锥戴四边形结构; PtnNim团簇的生成焓都为负值，表明团簇在热力学上是稳定的; 由核独立化学位移值可得，PtNi5团簇具有反芳香性，Pt2Ni4和Pt5Ni团簇具有芳香性; 从光谱分析来看，Pt3Ni3团簇的IR较强吸收峰的个数最多，PtNi5团簇IR和Raman、Pt2Ni4团簇的IR、Pt3Ni3和Pt4Ni2团簇的Raman只有一个强吸收峰值，Pt5Ni团簇的峰值只出现在频率较大的位置，频率小的位置几乎为零.

在明确虚警率和探测率概念基础上，建立了虚警率和探测率与信噪比之间相互关系的定量模型，通过模拟计算给出信噪比对虚警率和探测率的影响.计算结果表明：要使虚警率控制在10%以内，信噪比应该达到5.0以上; 要使探测率达到90%，信噪比应该达到5.2~5.7.

采用二步成胶工艺制备ZnO-SnO2透明导电薄膜，应用X射线衍射、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计、薄膜分析仪及四探针仪等对薄膜的结构、表面微观形貌、透过率和导电性能进行表征.结果表明，锌锡摩尔比为9/12，退火温度为500 ℃时，薄膜的透过率达90%，电阻率为3.15×10-3 Ω·cm.与其它工艺相比，二步成胶工艺所制备出的ZnO-SnO2透明导电薄膜性能优异.

基于正交偏振干涉法,建立了KDP晶体折射率非均匀性的检测系统,并可实现晶体相位失谐角的间接检测.波前检测系统实现了测试光偏振态的精密控制与切换，采用波长调谐相移的方法去除了测试过程中参考面倾斜引入的误差，优化了抗振动相移算法，提高了波前测试的测量准确度及重复性.通过折射率非均匀性分析算法的设计，解决了晶体厚度变化引入的误差等.小口径晶体元件的测试结果表明系统的折射率非均匀性检测准确度(均方根值)优于10－6.

采用中心波长800 nm、脉宽30 fs的超短激光脉冲，通过飞秒光开关技术对CS2的飞秒超快非线性特性进行了实验研究.在探测光强与抽运光强比为1∶10时，得到了较理想的光克尔时间分辨曲线.通过实验测定的光克尔信号强度与激发光和探测光偏振方向夹角的依赖关系表明：30 fs的超短激光脉冲激发CS2的克尔信号主要是源于光诱导双折射效应，而非用200 fs的超短激光脉冲时来自瞬态栅的自衍射效应.

采用分步傅里叶法研究了三阶非线性色散项对超短脉冲传输的影响.通过模拟数值计算得出，在德鲁德模型频率选取的一定范围内,三阶非线性色散项对超短脉冲传输所造成的影响是不可忽略的.结果表明:三阶非线性色散项系数取负值时，在正常色散区超短脉冲不对称展宽，脉冲中心向前沿偏移; 在零色散点超短脉冲不对称展宽程度加剧并在脉冲前沿形成振荡，脉冲中心向前沿偏移; 在反常色散区超短脉冲不对称变窄，脉冲中心仍向前沿偏移.

建立了高准确度快速求解均匀展宽二能级体系光学Maxwell-Bloch耦合方程的数值算法.通过与特定条件得到的解析解的比较，验证了算法所具有的高收敛性和稳定性，并可保持算法的误差阶数，因此算法是可靠并实用的.应用该算法数值求解了一般条件下的MB方程，并由计算结果分析了失谐量、弛豫时间、初始光强对光脉冲在介质中的传播及对Bloch矢量演化的影响.所建立的数值算法对MB方程以及修正的这类偏微分方程组具有普适性.

理论分析了闭路光伏晶体中灰孤子诱导的波导.研究发现，闭路光伏灰孤子诱导的波导在不同孤子灰度值，电流密度和光强比率下均为单模，文中光强比率指孤子峰值强度与暗辐射之比.研究结果解释了闭路光伏灰孤子限制在中心的能量随着电流密度的增加而增加，随着孤子灰度值和光强比率的增加而减小.文章还提供了光伏晶体的相关例子.

针对已有的人眼视网膜成像液晶自适应光学系统的不足，提出了新的优化设计方案.新设计的系统能对不同视度下的人眼进行高分辨率成像.新系统还采用了瞳孔监控装置和成像区域快速精确定位装置，并且采用了改进的消杂散光方法，能够使探测准确度和定位准确度得到保证.研究证明，该系统新的设计方案操作方便、灵活，便于推广使用.

理论分析了利用自成像共焦腔实现激光列阵相干合成的物理模型，对自成像共焦腔的一维相干合成和二维相干合成进行了模拟仿真计算，得到腔内场的强度分布图样.在此基础上，研究了空间滤波器在相干合成中实现模式选择的机理，并讨论滤波器的设计对相干合成及模式选择的影响，分别对一维相干合成和二维相干合成的情况，仿真计算了输出功率与滤波器位置和宽度的关系，为实验提供了理论依据.

采用外视场拼接的实施方案实现了机载多光谱相机宽幅覆盖和高空间分辨率的需求.先通过探测能力估算和指标要求论证了子系统的设计参量，然后基于光线追迹的原理给出了光学子系统的设计结果.该子系统采用了6组共9片的双高斯复杂化结构型式，焦距为175 mm，相对孔径为1/3.6，光谱范围500～900 nm，全视场角18°.该设计结果成像质量高，色差、畸变及弥散斑尺寸均满足系统拼接要求.该系统对加工装调要求适中，可为该类多光谱相机的设计提供参考.

提出一种新型光谱相似度量核函数，并应用于高光谱异常检测.由于高斯径向基核函数是基于光谱向量间欧式距离的度量，其对于光谱向量间距离变化的适应性较强，而对于因光照强度变化，阴影和遮挡等引起的同种地物光谱变化的适应性较弱，使得基于高斯径向基核的高光谱异常检测算法性能下降.为解决该问题，从光谱曲线形状描述出发，基于光谱相似度量提出了光谱相似度量核函数.通过理论分析和真实高光谱数据异常检测实验检验，实验结果说明相对于高斯径向基核函数，光谱相似度量核函数具有一定的优越性，能改善基于核方法的高光谱异常检测算法的性能.

为了实现采摘机器人在复杂的自然场景下正确识别树上果实，来完成果实采摘，研究了不同环境下柑橘的识别方法.针对复杂的自然环境的影响及传统方法的局限性，在可见光和近红外区域择选5个特征波长滤波片，采集得到5幅滤波后的图像，并利用光谱角分类算法完成柑橘识别.试验结果表明，在光照角度、光照强度等不同条件下，柑橘的识别准确度达到96%.研究表明，滤波片光谱图像技术结合光谱角分类算法可以有效地识别自然场景下的成熟柑橘.

用聚苯乙烯光纤填充625孔聚甲基丙烯酸甲酯微结构光纤预制棒中的空气孔制备了新型微结构光纤预制棒.拉伸后得到了四方阵列聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯微结构聚合物光纤.该光纤的纵方向可以作为传递图像介质，而纵截面上折射率的周期性结构可以作为透射光栅使用，该光栅产生的moiré条纹可以用于测量小角度移动.

实现了42.8 Gbit/s 差分相移键控调制信号的三信道波分复用传输实验.传输链路为410 km的标准单模光纤，分为四个放大段，采用色散补偿光纤进行色散补偿和掺铒光纤放大器/分布式喇曼放大器混合放大方式.给出了差分相移键控信号及其解调后的信号在背对背和传输后的光谱和眼图(中路波长信号).在接收端使用单端检测，给出中路波长的差分相移键控信号背对背情况和传输后的误码率曲线，并与单信道传输时进行比较.经过传输后的中路信号的误码率可维持在1.0E-3左右.

基于七粒子纠缠态信道，提出一种三粒子一般态的远程控制传送方案.发送者进行投影测量后，发布测量结果.在控制者的控制下，接受者根据发送者的测量结果对所在处的粒子进行适当的幺正操作从而重构原始态.此方案可用来实现控制量子通信.

根据光波导理论，采用数值方法分析了单模锥形光纤锥区传输常数和光场分布的变化情况.采用分步傅里叶法数值求解广义的非线性薛定谔方程，对超短脉冲在锥区的传输演化进行了研究.结果表明:传输常数沿拉锥方向缓慢减小，在拉锥末端迅速减小; 在拉锥初始阶段，能量主要集中在纤芯中，“转换点”之后能量在纤芯和包层中重新分布，光强在拉锥末端变强; 脉宽小于80 fs的超短脉冲沿锥区传输时，沿拉锥方向，脉冲不断展宽，而当脉宽大于80 fs时，脉冲展宽不明显.

将一种可旋转的双棱镜引入到相位掩模技术中以改变光栅的写入Bragg波长.在该系统中，光纤光栅是由来自可旋转双棱镜所形成的波长为248 nm的紫外干涉条纹写入的，其中，相位掩模被用作 1级衍射光的分束器，通过双棱镜的旋转可改变两写入光束的交叉角.为了初始化Bragg波长的参考值，双光栅的顶角由相位掩模的 1级衍射角和双棱镜的折射率确定.因为在~100 nm范围内两光束的非对称旋转对光栅周期的改变是5×10-4 nm，双棱镜引入的光栅的闪耀可忽略.当Bragg波长的移位为1 nm时，棱镜最大的旋转角为~1 degree，最小的旋转角是~2.4 min.与Talbot干涉仪中平面镜的旋转角~23 s/nm相比，该相位干涉仪中棱镜的旋转精度降低了2~3个数量级.

利用包含喇曼增益、抽运消耗、自相位调制、交叉相位调制和群速度色散效应的耦合非线性薛定谔方程组，对千瓦级高功率纳秒脉冲在单模光纤中的传输特性进行了模拟计算.分析了输入脉冲和斯托克斯脉冲的演化过程，研究了大模面积光纤对受激喇曼散射的抑制作用.研究结果表明，采用模面积为530 μm2的光子晶体光纤作为惯性约束聚变脉冲整形系统的传输介质，能有效抑制受激拉曼散射，不但信号衰减较小，而且中心凹陷程度较低.

仿真并分析了基于半导体光放大器全光偏振调制的双信道光传输系统模型.该系统分别利用两级半导体光放大器的交叉偏振调制效应(XPolM)，将两路独立的强度调制的抽运光变换到一路探测光的两个正交的偏振态上，实现双通道偏振复用的全光数据传输.首先对单个半导体光放大器的动力学过程进行了理论分析，数值计算了具有不同抽运光功率的半导体光放大器对探测光偏振态的影响，进而对双半导体光放大器偏振复用系统的调制/解调原理进行了分析，模拟仿真了双半导体光放大器的双通路偏振复用的调制及解调过程，仿真结果与实验结果相符.

根据光致聚合物记录机理，研究了不同记录方式对光栅衍射效率的影响.对已有的光致聚合物光栅形成的一阶扩散模型进行简化，求解出全息曝光、暗增长、均匀后曝光过程对应的折射率调制度的解析式.应用所得解析结果，对三种记录方式在不同光强下的折射率调制度动态进行数值模拟.采用蓝敏光致聚合物，分别在4 mW/cm2和2 mW/cm2光强下应用不同方式记录光栅,结果表明:如果曝光光强较高，暗增长的记录方式将获得相对高的饱和折射率调制度，而均匀后曝光会加速达到饱和的进程.

研究了用于光缓存的光子晶体耦合腔光波导的结构对慢光传输特性的影响.详细讨论了微腔间距关于波导禁带、导模带宽、导模传输群速度的具体关系.计算发现，随着微腔之间距离的增加导模显著平坦化，群速度急剧减小.当相邻微腔之间距离为7个晶格常数时，获得了小于2×10-4c的超小群速度.通过长度为13.23 μm的7×7超胞构成的光子晶体耦合腔光波导，产生的最大光延迟超过了400 ps，这比相同长度传统光波导产生光延迟大四个数量级.

由速率方程和功率传输方程得到信号脉冲平均功率和增益系数随脉冲传输距离的变化关系.利用Ginzburg-landau方程，在信号脉冲功率的不断增强和增益系数的不断变化的情况下，研究超短脉冲的传输演化特性，发现信号脉冲平均功率、能量和增益系数等参量受到色散和非线性效应的影响相对较小，而信号脉冲的峰值功率、时域和频域特性则易受到色散和非线性效应的影响.探讨了在非线性作用下，脉冲分裂和展宽等所导致的脉宽不稳定性对传输特性的影响，表明研究脉冲传输问题时，引入脉宽不稳定性有利于提高数值模拟准确度.

介绍了基础激励下机构随机振动响应的理论与分析方法.利用有限元分析软件ANSYS建立了某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的有限元模型，并进行了随机振动响应分析.通过分析考察了其承受动力学环境的能力.对计算结果进行了分析.指出了现有结构中的薄弱环节，提出了改进方案，为摆镜的设计提供了重要参考依据.

针对天基光学监视应用中空间目标两行轨道根数拟合估计问题，通过引入UT变换和混合状态空间，将简化的常规摄动预测模型嵌入跟踪滤波过程，提出两行轨道根数拟合估计的天基光学混合状态Sigma点卡尔曼滤波方法.仿真结果表明，该方法可利用仅测角观测资料实现对空间碎片等非合作目标的两行轨道根数序贯滤波拟合估计.

基于大面阵CMOS APS图像传感器LUPA-4000设计出一个相机系统.通过对LUPA-4000驱动时序的分析，选用FPGA作为驱动信号产生载体，使用VHDL硬件语言设计了包括CMOS传感器驱动、通信、数据转换等一体化的程序，并分别对各个程序模块进行说明.设计了系统硬件电路，并加载程序对CMOS传感器驱动信号进行测试，给出了控制像素积分信号的测试波形.经测试相机电路系统与计算机通信正常，与下位机数据传输准确无误，系统整体运行稳定可靠.安装光学系统后获取了高质量图像.

以由七片边长为0.5 m的正六边形子镜组成的拼接式大口径反射镜为例，理论分析和数值模拟各种拼接误差对成像质量的影响.利用傅里叶变换的特殊性质简化求解大反射镜的点扩散函数过程并推导各种误差下的解析表达式.采用快速傅里叶变换数值模拟边缘失配误差、平移误差及倾斜误差情况下的点扩散函数，并根据光学系统的成像原理模拟成像效果.结果表明，边缘失配误差对成像质量无影响，而平移误差影响较大，倾斜误差影响相对较小.

介绍了基于微机电系统技术的微变形反射镜的基本结构和电极分布.分析了微机系统变形镜的变形原理，推导了微变形镜的镜面变形与外加驱动电压的关系.分析了基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统的组成及测试原理，并利用该系统实现了对微变形镜静态电压－位移曲线、静态面形、动态离面变形以及谐振频率的测试.实验表明，测试结果与理论分析有很好的一致性.

为了研究植物叶片光子辐射与氧化胁迫的关系，将鹅掌木叶片用不同浓度的H2O2进行了处理，从而形成氧化胁迫.实验结果表明，随着H2O2处理时间的延长，浓度为7.5%、15%和30% 的H2O2处理均使鹅掌木叶片光子辐射中的自发发光较未受处理的对照有明显增长，各处理组叶片的延迟发光动力学曲线均呈现双曲性弛豫.通过建立延迟发光非线性动力学方程和数学模拟，得到了延迟发光的特征参量初始光子数I0、相干时间τ和衰减参量β，发现随着H2O2处理时间的延长，各处理组叶片的I0都呈现先下降，后回升，再下降的波动趋势; 而浓度为7.5%和15%的两个处理组的叶片τ值和β值呈现波动变化，浓度为30%的处理组的叶片τ和β呈现单调下降的趋势.推测H2O2胁迫下叶片光子辐射中自发发光的变化反映了叶片活性氧含量的变化; 叶片延迟发光中I0的变化反映了细胞总体代谢的变化，延迟发光中的τ值和β值的变化反映了叶片细胞对H2O2胁迫的适应和损伤过程.

为了提高上转换磷光生物传感器的工作效率和自动化程度，将互相关滤波技术用于对传感器采集到的信号进行预处理，基于预处理后的信号特征提出了一种简单有效的自适应边界提取算法.该算法可对免疫层析试纸条功能带(包括检测带T和质控带C)的边界线进行自动定位，并根据这些边界线计算出检测结果.实验结果表明：该算法在多种测试条件下对0～450ng/ml系列浓度标准样品进行检测，具有良好的稳定性和可靠性; 且结果的重复性远优于10%，满足生物医学检测的要求.

介绍了一种获得晶体动态外锥折射的方法.用全固态绿光激光器和双轴晶体kNbO3，通过改变位于已消球差的双胶合透镜后表面处可变光阑的通光孔径，即改变入射光束的会聚角度，来实现入射光会聚角对外锥折射锥角的调制，由此得出双轴晶体kNbO3外锥折射的锥角表达式.实验结果表明，周期性改变孔径光阑通光孔径的大小(入射光束的会聚角度)时，外锥折射锥角也同步地发生周期性的改变; 外锥折射锥角等于入射于双轴晶体端面上的光线的会聚角.利用可变光阑可实现双轴晶体动态外锥折射并获得可控激光环，实验所测锥角角度与理论计算符合较好.

设计了一套用于研究磁性液体的场诱导静态和动态光衍射特性的实验装置.通过在样品的后方放置一个适当孔径的光阑,实现了定量研究其衍射特性的目的.采用沿衍射方向移动光阑的方法定量地研究了衍射光的空间分布.设计了一个指数衰减函数用来拟合动态衍射实验的数据,获得动态衍射的特征时间.以两种不同浓度的表面包覆型水基氧化铁磁性液体样品为例,定量地实验研究了其场诱导光衍射特性与外磁场强度和样品浓度的关系.结果表明,磁性液体的场诱导结构对光的静态和动态衍射与外磁场的强度和磁性液体的浓度有关.其静态衍射与外磁场强度呈非单调的关系; 其动态衍射的特征时间与外磁场的强度成反比,与磁性液体的浓度成正比.对实验中观察到的场诱导静态和动态衍射特性的物理机理进行了详细的分析.

以多孔径闪烁方法的理论为基础，分别讨论了孔径滤波函数和光谱响应函数对权重函数的影响.根据包括边界层项的Hufnagel-Valley 5/7模型得到的闪烁指数，采用奇异值分解法反演了垂直方向的湍流强度廓线，结果的量级介于10-15~10-17之间，并随高度的增加不断减小，在量级和趋势上与理论模型基本一致; 同时结合Shack-Hartman的实际测量结果，反演了水平方向1 km传输路径上的湍流强度分布状况.水平方向反演结果的量级在10-14~10-15之间，随传播距离的变化趋势与实验场地的实际情况较为符合，随时间的变化趋势与合肥地区同期的统计结果基本一致.

分析了雾产生的原因、相关数学模型及其对大气激光通信系统的影响.为了克服雾对无线光通信链路的影响，将LDPC码作为信道编码应用到大气激光通信系统中，并结合置信传播迭代译码算法和副载波PSK强度调制方案，在有雾的大气信道中进行了仿真.仿真结果表明：LDPC码具有优越的纠错能力,并获得了较大的编码增益，该方案可以满足大气激光通信系统的需要.

在分析随机误差来源和激光雷达数据特点的基础上，介绍一种新的随机误差计算方法——噪音比例因子方法.该方法用一次测量数据列中远处背景信号算出噪音比例因子，再由噪音比例因子求出任一距离上有用信号的随机误差.用实测的激光雷达信号进行检验，结果表明,这种方法是可靠且可行的.

提出了一种基于诱骗态的广域量子安全直接通信网络方案.在每一个局域网中设置一个服务器负责量子态的产生和测量,从而提高了通信距离; 将诱骗态的思想引入量子安全直接通信,采用不同的强度发送光脉冲,能够克服光子数目分割攻击,从而提高通信的安全性; 根据信道参量估计了不同通信距离的通过率,为信道编码提供了依据.对所提方案进行了安全性分析,结果表明此方案能够实现远距离量子安全直接通信.

给出了双模腔场与V型三能级原子共振相互作用下系统态矢的演化公式.利用V型三能级原子与双模腔场的相互作用,通过控制原子与光场的相互作用时间,并对待传送的原子态进行选择性探测,从而实现未知双原子纠缠态的隐形传送.该方案不需要进行Bell基测量,其成功几率为1/16.

针对交互式多模型粒子滤波算法运算量大的问题，提出了一种基于多速率跟踪思想的交互式多模型算法.该算法根据各模型假定的机动性，采用不同的数据更新速率，实现了模式空间和测量空间的混合滤波.同时，多模型综合选配了不同的滤波算法，其中,弱机动模型匹配卡尔曼滤波器，强机动模型匹配粒子滤波器.仿真结果表明，与传统的交互式多模型粒子滤波算法相比，本文算法在保证滤波精度的基础上，具有较低的计算复杂度，降低了约38.9%，能够有效地改善光电目标跟踪系统的可靠性和实时性.

针对空间光通信系统对信标光斑实时准确跟踪需求，设计了基于高帧频相机的精跟踪处理控制平台，并将图像处理和控制算法全部集成在大规模现场可编程门阵列芯片内部.将模糊推理规则与常规比例、积分和微分算法结合，提高了非线性系统的控制准确度; 将卡尔曼滤波器的预测功能与模糊比例、积分和微分结合起来，达到对快速倾斜镜的实时超前控制.现场实验表明，该系统能有效抑制外界干扰，实现对光斑弱小目标的准确跟踪，具有动态响应快、稳定准确度高和抗干扰能力强的特点.

本文提出了一种整数递推广义交叉校验算法.在对遥感图像做小波变换后,统计子带中小波系数的幅值分布,进行同值小波系数合并运算,然后通过整数优化递推加速广义交叉校验计算过程,减少相邻阈值下广义交叉校验函数的冗余计算.在对多幅遥感图像仿真实验中,当噪音标准差为10~30时,整数递推-广义交叉校验算法耗时仅为广义交叉校验算法的2%至0.5%,且保证了去噪效果一致,能有效提高图像PSNR0.66 dB至6.03 dB.此外,广义交叉校验算法耗时随噪音增大及遥感图像尺寸增长而迅速升高,整数递推-广义交叉校验算法耗时则相对平稳.

在研究小波变换和分层树集合分割排序算法的基础上，将小波图像压缩技术应用于干涉图的压缩.根据小波分解系数矩阵中高频子图像上数据接近于零，信息主要表现部分在低频子图像上，以及干涉图数据中主要信息集中在零光程差附近的特征，将干涉图一行数据拆开并按对角Z型排列存储为矩阵形式，再进行小波压缩.结果表明,此改进能提高压缩性能.

分析了部分云覆盖的单幅光学遥感图像经过多层小波变换后,景物信息和云噪音在小波分解系数中的分布关系,并提出了云区阈值法来有效去除云噪音.通过选择适当的分界层数,将景物信息、云噪音尽可能分别分配到低层和高层细节系数中.高层细节系数中除主要包含云噪音外,也有部分有用景物信息.由于云噪音亮度大于景物,根据亮度特征合理选择高层细节系数的亮度阈值,去除云噪音,而保留其中的景物信息.通过对低层、高层细节系数和近似系数分别设置权重,增加景物对比度,减小残留云影响,从而重构得到恢复图像.提出了以信息熵作为分界层数、权重、阈值等参量选择的定量标准.实验证明,按信息熵标准能正确地选择参量,依据本文算法得到的去云效果远优越于同态滤波和Retinex算法,且能充分保留云区以外景物信息.

为了解决机载红外预警探测系统检测地面运动点目标时的结构化背景抑制,提出了一种基于非下采样Contourlet变换的新算法.算法采用非下采样Contourlet变换对原始图像进行多层分解,然后对低频子带和高频子带采用不同的方法处理,最后对各子带进行重构即可得到背景抑制后图像.与数学形态学Top-hat算法比较,实验结果表明本文所提算法能有效地抑制图像背景,从而较好地提高图像的信噪比和对比度.

基于Powell优化算法和图像的金字塔分解,提出了一个新的亚像元运动参数估计方法.用参考图像和待配准图像构造的非线性最小二乘公式作为Powell算法的目标函数,并且以运动参数作为变量.由细到粗的多分辨率分解为准确的亚像元参数估计提供了基础.数值实验结果表明,该算法可以用于准确的稳健的亚像元参数估计,其不足之处在于运行时间比较长.

针对红外图像与可见光图像的自动配准问题,提出了一种基于图像角点特征以及仿射变换模型的方法.利用Harris因子分别在红外图像和可见光图像上检测角点,并对两幅图像进行边缘检测,得到其边缘图像.通过角点邻域在边缘图像上的相关性,实现角点的粗匹配; 通过角点的细匹配,从匹配的角点中选择两对匹配最佳的点作为仿射变换的控制点,得到仿射变换模型,并对待配准图像进行仿射变换,从而实现图像配准.实验结果表明：该方法运算速度快,可以很好地完成红外与可见光图像的自动配准.

提出了一种在数字全息技术中引入相位恢复算法的音频水印方法.用水印图像经相位恢复处理形成虚拟物光波与参考光波干涉,得到高对比度的傅里叶变换全息图.利用量化算法和离散余弦变换把数字全息图嵌入音频信号中,在水印提取过程中不需要原始音频信号的参与,并且采用密钥加强了水印的安全性.数值计算实验表明:该算法对有损压缩、重采样、低通滤波、噪音干扰等常用音频信号攻击均具有很好的稳健性.