基于电子能带理论，以动力论的Fokker_Planck方程为基础，从微观层次对超短脉冲激光烧蚀绝缘体材料的机理进行分析研究.源项中分别考虑了雪崩电离、多光子电离机制，并考虑了电子能量与散射机制对电子弛豫时间的影响.建立了绝缘体烧蚀机理的耦合数学模型，其计算的激光烧蚀临界能量密度阀值与实验结果很好的吻合.定量描述了超短脉冲激光对绝缘体材料烧蚀微观过程的影响.

以衍射理论为基础，用箝位输出功率表征限幅器的限幅效果，推导了折射型光限幅器出射功率的表达式.数值计算了连续激光照射下，限幅器出射功率、限幅能力和最佳限幅位置的变化规律.结果表明：限幅器的出射功率随入射功率的增加衰减振荡，其振荡周期取决于介质相对于光束焦点的位置；限幅器的限幅能力随入射光束腰半径和光阑孔径的变大而减弱；入射功率范围固定，入射光束腰半径和光阑孔径增大时，介质的最佳限幅位置向入射光束的焦点靠近，但是在某些入射功率范围内会存在多个最佳限幅位置；光限幅器的箝位输出功率随光阑线性透过率的增加存在线性增加和非线性增加两个不同区域，实际应用中应在线性增加区域确定光阑孔径的大小.

研究了横观各向同性材料中激光超声波的传播特征.基于谱有限元方法，建立了横观各向同性材料中激光超声的数值模型.利用谱有限元方法模拟脉冲激光作用于材料上产生超声波及其传播的过程.讨论了横观各向同性薄板的各向异性及各向同性平面内超声波的传播特征，并分析了材料厚度的变化对产生超声波模态的影响.

理论与实验研究了激光二极管侧泵平-平非对称腔.理论分析表明,当谐振腔运行于热稳区边缘时，激光棒内基模半径随泵浦功率迅速增加，使光束质量快速提高并保持较高的输出功率.由于该谐振腔运行于热稳区边缘的特性与近半球面腔相近，所以将此设计称为热近半球面腔.与运行于稳区边缘的平-平对称腔相比，热近半球面腔设计有助于缩短谐振腔腔长.在对热近半球面腔实验研究中，光束质量随泵浦功率迅速增加以及输出功率饱和现象被观察，实验研究与理论分析吻合较好.

针对锥形腔高能激光计后向散射能量损失补偿问题，系统分析了均匀分布激光入射强漫反射面情况下的锥形吸收腔的后向散射问题，进而针对不同高能量激光的输出光斑形状，建立了锥形吸收腔开口处光功率密度分布和后向散射总功率的数学模型，在此基础上对测量结果进行了补偿和修正，有效改善了高能量激光能量测量准确度.

利用数码相机对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像，根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线，计算出波导的传输损耗.对光波导进行退火处理，研究了波导退火前后的传输损耗特性.退火后0阶模式下传输损耗由2.148 9 dB·cm－1降为0.746 0 dB·cm－1.结果表明，波导的传输损耗是随着模阶数的增加而递增，适当的退火处理明显改善了离子交换波导的质量.

将开口谐振环作为加载单元,分析了含有异向介质H形波导的新型传输特性.由于异向介质的双各向异性效应,纵剖面磁波型和纵剖面电波型在此新型导波结构中的相速度能够减慢,并且会引起功率流动的增强.在一些情况下,纵剖面磁波型和纵剖面电波型将出现传播常量随频率增高而减小的异常高次模式.而在其它情况下,利用双各向异性效应可以有效减少纵剖面磁和纵剖面电波型的高次模漏波现象.尤其当异向介质取得单负参量时,此新型导波结构将能够完全抑制高次模漏波的出现.

采用恒定驱动电流改变环境温度和恒定环境温度改变驱动电流两种方法分别对直径5 mm封装的AlGaInP型红光和黄光LED，InGaN型绿光和蓝光LED，以及InGaN蓝光+荧光粉的白光LED的结温与其光谱特性进行了测量，得到了不同条件下LED结温与光谱特性的关系.结果表明;AlGaInP LED的峰值波长与结温有良好线性关系，InGaN LED的峰值波长则与结温没有明显对应关系;但白光LED发射光谱的白、蓝功率比与结温有良好线性关系;对AlGaInP LED及蓝光激发的白光LED，通过光谱特性测量可快速、准确地确定光源系统中各LED的结温继而预测光源系统的有效寿命.

通过测量1.55 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电流随反向电压和光功率的变化关系，以及模拟能带结构、电场分布等特性，研究了量子阱共振腔增强型光电探测器的高功率特性.分析了光电流的产生机制，测量了1.064 μm量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应，模拟了具有不同势垒高度的量子阱共振腔增强型光电探测器的光电响应.从实验和模拟两方面证明了量子阱的势垒高度是影响量子阱共振腔增强型光电探测器高功率特性的最主要因素.

为了同时获得具有高透射率和反射率的液晶显示器，提出了一种采用平行排列模式与混合排列模式相搭配的单倍盒间距的透反式液晶显示模式.基于液晶盒的初始取向，反射区为混合排列模式，其光程差为透射区平行排列模式的一半.利用单轴膜补偿的方法可以实现宽光谱响应，并且采用不同相位延迟的补偿膜可以使器件工作于常黑模式和常白模式.模拟结果表明：两种工作模式均可实现宽光谱响应，透射与反射电光响应曲线基本趋于一致；在40°方位角度范围内具有很好的可视特性，无灰度反转.

提出并设计了一种旨在获得大动态范围的软X射线扫描变像管.该管型在保证大的阴极有效使用面积的情况下，通过减小电子的渡越时间来减小空间电荷效应对扫描变像管性能的影响，从而改善扫描变像管的动态范围.借助于YAG皮秒激光器对其性能进行了实验评价，获得了时间分辨率优于31 ps和动态范围大于922的结果.

介绍了一种获取高速调制电信号的新方法－基于FPGA的高速电光选通系统.此系统分为选通脉冲和高压调控两个模块.选通脉冲模块由高速信号放大、FPGA延时、可控延迟传输线三个部分组成.利用FPGA高密度、高可靠性、可反复擦写和可以现场编程、灵活调制的特点，将整个系统的主要控制部分集成在FPGA中，并将延时分为数字延时和模拟延时两部分.然后利用FPGA实现数字延时，可控延时线实现模拟延时.经试验检测，高压部分可以产生重复频率1 Hz~1 kHz,步进1 Hz，延时范围为0~1 μs，步进为1 ns，幅度为8 000 V，前沿和后沿小于10 ns，抖动小于1 ns的高压矩形电脉冲，从而满足各种电光调制系统中的需要.

针对工作波长为1 064 nm、脉冲宽度为10～20 ns的低占空比激光定向工程应用背景，提出了一种基于电子俘获材料红外上转换、S20光电阴极光电转换，双微通道板电子倍增、四阳极板接收的新型光电倍增管位敏探测器组件新方案.分析和研究了探测器组件原理样机研制过程中的高效能、短余辉红外上转换材料的优化选取、高性能组合光电阴极的设计和制作等关键技术，对原理样机进行了主要性能测试，取得了有效测试数据.对原理样机中存在的技术问题和改进途径进行了分析.

对F、P共掺杂光纤预制棒退火后的表面晶化行为进行了研究.由改进的化学汽相沉淀法制备的氟和磷共掺杂二氧化硅光纤预制棒玻璃样品在6 h的1 150 ℃控温加热处理后，其表面发生晶化.用X-射线衍射仪观测其晶相，主要为α-方石英，可使玻璃具有二阶光学非线性；用光学显微镜观察了其表面形貌并对结晶微粒的大小进行测量，知晶粒大小在十几到几十μm之间，会造成散射损耗的增加.实验结果,还显示氟对结晶过程有很大的影响.

对混沌同步方法进行了研究,利用参量驱动法实现了两个混沌系统的同步.以Bragg声光双稳系统为例进行仿真模拟,验证了这种方法的有效性.仿真模拟结果表明：当外加驱动信号作用于两系统的某个被驱动参量,两个初始条件不同的Bragg声光双稳系统误差变量很快平稳地趋于零,说明该同步方法是快速有效的.

提出了一种-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到-OTDR和POTDR中，在不增加成本的前提下使两种系统合为一体，可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化，并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度，从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14 km处获得具有较高信噪比的扰动信号，同时系统的空间分辨率也达到了50 m.

介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理，结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计，采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38 rad/Pa，实测灵敏度为1.5 rad/Pa，采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7 μPa，即9.5 dB.传感器在20～300 Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性.

研究了一种使用2×2耦合器将附加环耦合到萨格奈克主环上的分布式光纤传感预警系统.采用单模光纤和脉冲光源，在时域上提取光不同次经过附加环的干涉光束多重响应.理论推导和仿真试验证明，比较多重响应的幅度能够探测发生在主环里因外界破坏事件引起的振动所在位置.提出了准确定位的数学模型，其定位方法与外界作用的频率特性无关.

应用二元衍射光学理论，设计了一个基于Gullstrand-Le Grand眼光学模型的折/衍混合免散瞳手持式数字眼底相机.该相机的视场角28°，摄影系统由五片透镜构成，其中包含一个二元面.在综合考虑人眼本身和外部系统的像差后，实现了全视场200万像素的高清晰成像，具有较大调焦能力，对-10D至7D屈光度人眼普遍适用.结果显示，该系统成像分辨率高于120 lp/mm，场曲值小于0.75 mm，畸变仅为7.0%，色差小于3.5 μm.衍射光学元件的引入，有效地简化了系统，减小了重量和体积.

叙述了多层衍射光学元件的设计原理.通过对多层衍射光学元件结构、位相延迟表达式、材料选择匹配的研究，使得优化最大光栅高度后的多层衍射光学元件能够实现大幅度提高宽光谱范围内衍射效率的作用.其衍射效率在从g谱线（435.834 3 nm）到C谱线（656.272 5 nm）的可见光范围内的任何波长上的理论衍射效率均在99％以上，带宽积分平均衍射效率为99.7％，能够满足高质量成像光学系统应用的需要，并利用该元件设计了长焦距复消色差物镜.

设计一套基于液晶空间光调制器的人眼视网膜成像自适应光学系统，以获得高分辨率视网膜图像，并且使该系统实现体积小，功耗低，成本低等优点.采用夏克-哈特曼探测器和基于硅基板上的液晶器件分别作为波前探测器和波前校正器.系统采用双对准光源以主观方式来使人眼对准，近红外光探测成像以减小对人眼的刺激.使人眼对有限距离对焦，以减小离焦对成像的影响，使该系统既可用于正常眼，又可用于近视眼.用ZEMAX软件对系统进行了模拟分析，认为该系统可获得高于3 μm的视网膜分辨率，该系统设计是合理可行的.

提出了一种新颖的基于光子晶体光纤和空间光学元件的光学谐振腔结构,利用MATLAB软件进行了谐振腔谐振特性的计算与分析,并在此基础上完成了谐振腔设计.设计的分析结果表明,当谐振腔输入镜M1和输出镜M2的反射率等于0.99时,谐振清晰度可以达到43.5,谐振腔谐振深度可以达到0.998 7,陀螺极限灵敏度可以达到0.5°/h.

根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程，得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况，通过数值求解和参量拟合，建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率，使衍射角固定不变.

分析了光纤零色散波长、光纤长度、信号光频率及泵浦功率对基于光纤简并四波混频的可调谐波长转换器调谐带宽和转换效率的影响.结果表明对应不同的零色散波长都存在唯一的最优信号光频使得调谐带宽达到最大，进而推导了最优信号光频和最大调谐带宽的解析表达式，给出了提高此类器件调谐带宽和泵浦效率，减少调谐中输出信号功率起伏的优化设计方法.与以往实验结果相比优化后同等泵浦功率下调谐带宽可增加10 nm，若保证同样的调谐带宽则可将泵浦功率降低4.6 dB.

提出了一种荧光光纤温度测量系统.采用双光路双通道测量方式以及化学镀膜和热处理工艺相结合的微小荧光探头制作技术，在研究微弱信号的检测和处理技术的基础上，选用小波变换技术对荧光信号进行消噪处理.系统的温度实验、标定实验和重复性实验.结果表明该系统具有较高的准确度和温度分辨能力.

提出并模拟证明了基于两个电光相位调制器实现抑光载波双边带(Radio on Fiber,RoF) 双工传输系统设计方案.通过改变电光相位调制器的最大相偏量，实现了抑光载波双边带信号传输——使通信带宽加倍，而且很好地控制上下行传输信号的误码率.仿真模拟结果表明,发射功率为3 dBm的光信号在无放大、色散系数为20 ps/(nm·km)、衰减系数为0.25 dB/km的SMF-28单模光纤中传输时，其超高频RF调制信号的频率可达24 GHz，数据码元传输速率可达2.5 Gbit/s，传输距离40 km以上.

阐明了光学稀疏孔径成像系统的原理，用主峰积分旁瓣比和实际截止空间频率对系统进行评价，并针对稀疏孔径系统常用的Golay6和TriArm6两种结构，进行误差分析和计算机仿真实验.结果表明，在位相差小于0.2波长时，仍可获得较好的成像观测效果；当位相差大于0.3波长时，成像效果较差.

利用可变形镜对光学系统某一视场角像差进行单独动态校正.系统中使用可变形镜将全视场内某一特定视场角的像差校正到衍射极限水平，该区域在整个视场内动态高速地改变来对视场内任意区域进行高分辨率成像.利用这种技术可实现光学系统的小型化、轻型化，减小系统的体积，同时由于实现变分辨率成像，数据量大大减少，降低了数据传输对带宽的要求.

对水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪的参量及性能进行了分析研究.基于水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪工作时的光路图，用几何方法推导出了入射光线与衍射光线的夹角、入射角、衍射角、可测光谱级次及波长适用范围的计算公式，该公式可通过简单编程计算结果.基于理论分辨率计算公式，并考虑到狭缝宽度导致实际分辨率低于理论分辨率，推导出了分辨率与狭缝宽度等结构参量之间关系的计算公式，对该公式求导得出提高分辨率的方法，并举例计算得出考虑狭缝宽度后的实际分辨率为理论分辨率的83％.

介绍了猫眼动镜干涉光谱仪的基本原理和三种猫眼镜，分析了猫眼动镜的横向偏移对干涉图的影响，推导了横移所产生的最大附加光程差公式，从相位误差角度给出了猫眼动镜的横移误差容限公式并得到了在典型参量下的定量数据.分析了猫眼镜次镜倾斜对光程差的影响，导出了次镜倾斜所产生的最大附加光程差公式，并给出了在典型参量下最大附加光程差与次镜倾角之间的关系图.

将数字全息检测物体的表面视为散射面，当物体投影尺寸远大于CCD面阵尺寸时用球面波为重建波,对物平面光波场卷积重建过程进行了理论研究.导出了重建物光场放大率与重建参量的关系.介绍了通过补零扩大CCD平面以及对物体局域重建组合的另外两种卷积重建方法.通过实验对三种方法进了行比较.结果表明，球面波为重建波的方法优于另外两种方法.

提出了一种简单直观的方法研究光致变色材料二芳基乙烯/PMMA膜的抗疲劳特性.通过测量样品在漂白和呈色过程中探测光的透过率,分析该样品光致变色过程的最佳曝光量，在此基础上测量样品的抗疲劳特性.结果显示:在漂白和呈色过程中，激发红光和紫光的最佳曝光量为分别为1 900 J/cm2和600 mJ/cm2,表明该材料对红光不敏感，对紫光比较敏感.定义漂白-呈色过程中，探测光透过率稳定值差下降为第一次循环的50%时样品已经疲劳.通过交替的漂白-呈色循环,测得这种二芳基乙烯材料的擦写次数为27次.

根据人眼对数字微镜器件成像的响应性质,给出了数字微镜器件重建场的强度表达式.当CCD的面元尺寸与数字微镜器件的镜元尺寸不相等时，在数字微镜器件重建显示系统中将引起数字全息图像的缩放.基于傅里叶光学理论，导出了缩放后数字全息图数字微镜器件重建像的尺寸和中心位置与重建参量的关系.通过理论模拟和数字微镜器件重建显示实验，对分析结果进行了实验验证.

讨论了非水溶性红敏光致聚合物中溶剂的选择及对其全息性能的影响，通过大量试验筛选出较佳的光致聚合物的溶剂.该溶剂与成膜物、光敏剂、单体等成份匹配较好，适合刮涂法、挤压涂法和自然流平涂制干版.涂出的干版厚度均匀、平滑、颜色均匀、膜干时间合适及保存期长.选用的溶剂毒性小、环保且安全.

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系，提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法.理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数.结果表明，当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80 nm后，两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射，银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓.实验研究表明为了复现基底的粗糙度，银薄膜的最佳厚度应在80~160 nm之间.

利用小波变换在时频域具有一定时间和频率多分辨率的特性，设计了小波阈值优化方法.根据信号与随机噪音在小波变换下各尺度不同的性质，同时减小拒真概率和虚报概率，在有效抑制随机噪音基础上，很好地保留了信号的细节成分.峰值误差为0.7%~1.0%，峰位误差为0.1%~0.3%.提高了光谱信号分析的准确性及系统的判停准确度.

根据吸收材料基底上单层金属膜数学计算模型，对不同基片上各种厚度的Ir膜真空紫外反射率进行了优化计算.采用离子束溅射沉积技术，在石英、K9玻璃和Si基片上沉积了不同厚度的Ir膜，研究了基片、表面厚度、离子束能量及镀后热处理对Ir膜反射率的影响，在波长120 nm处获得了近30％正入射反射率.

为了测量喷气箍缩等离子体X射线的空间分辨光谱，利用椭圆聚焦原理，研制了一种椭圆晶体谱仪.分别利用Si(111)、Mica(002)椭圆晶体作色散元件，离心率均为0.948 0，布喇格角为30～67.5°，光谱信号采用半径为50 mm的半圆形胶片接收，从等离子体源经晶体到胶片的光路长为1 430 mm.在“阳”加速器装置上进行摄谱验证实验,成功获取了氩喷气等离子体X射线的光谱.测量光谱波长与理论值相符，其中Si弯晶获得的光谱分辨率(λ/Δλ＝200～300)低于Mica弯晶获得的光谱分辨率(λ/Δλ＝500～700).实验结果表明,该谱仪适合于喷气箍缩等离子体X射线的光谱学研究.

介绍了基于太阳散射光的多轴被动差分吸收光谱技术与系统及其在大气污染气体垂直柱浓度监测中的应用.实验中利用夫琅和费光谱作为参考光谱，同时将Ring光谱作为一种吸收结构参与拟合去除太阳光谱中的夫琅和费结构和Ring效应对测量结果的影响，并结合辐射传输模型将污染气体斜柱浓度转换为垂直柱浓度，通过“好运北京”奥运限车期间与OMI卫星的对比实验一致得出限车期间NO2有约20％的下降，证实了本方法的可行性.

提出一种改进的反演地表目标遥感反射率的方法.利用光谱图像中的太阳耀光估计当时气象条件下的大气透过率，分析了天空辐射和色散现象对反演的影响，据此构建遥感反演模型，计算出地表目标的遥感反射率.由于消除了天空漫射辐射带来的额外影响使得可见光波段的反演准确度大为提高，此外将菲涅尔反射率表示为波长的函数进行计算使反演光谱在整个波段范围内能更好地匹配实验室光谱.实验结果表明，改进算法计算的反射率能更好地匹配实验室光谱，具有更高的反演准确度.

针对强激光光学元件的应用要求，对光学材料在研磨和抛光过程中形成的亚表面缺陷进行了分析，并借鉴小工具数控抛光和Marangoni界面效应，提出采用数控化学刻蚀技术来实现光学表面面形和微结构形貌的高准确度加工.通过实验对亚表面缺陷的分布位置和特性进行了分析，实验验证了在静止和移动条件下Marangoni界面效应的存在.对材料的定量去除进行了实验，提出了亚表面缺陷的去除方法.

为了获得p-型的长波长InAsSb材料并研究掺杂剂Ge对材料特性的影响，用熔体外延法生长了掺Ge的波长为12 μm的p型-InAsSb 外延层.用傅里叶红外光谱仪、Van der Pauw 法和电子探针微分析研究了材料的透射光谱、电学性质以及组分的分布.结果表明,两性杂质Ge在熔体外延生长的InAs0.04Sb0.96材料中起受主杂质作用.当外延层的组分相同时，材料的截止波长不随掺Ge浓度的变化而变化，但是随着外延层中掺Ge量的增加，外延层的透射率下降.掺杂原子Ge在外延层的表面及生长方向的分布都是相当均匀的.77 K下测得，载流子浓度为9.18×1016 cm－3的掺Ge的p型-InAs0.04Sb0.96样品，其空穴迁移率达到1 120 cm2·Vs－1.

提出了一种相对距离导向的相位展开算法，根据相邻像素相位数据的特点，在复数平面上定义一个像素间的相对距离，构成相对距离树，用来标识相位展开路径的可靠性，由距离树导向进行相位展开.给出了距离树的物理意义和算法设计，以相位测量轮廓术为例给出了新算法的应用实例.实验结果表明,算法是合理的和有效的.相位展开的路径总是沿着具有最小距离值的路径到较高距离值的路径方向进行，所以在最坏的情况下误差也被限制在局部最小区域.

针对机器视觉中存在的离焦现象，采用理论与实验相结合的方法分析了离焦成像对面积测量的影响.实验表明,当离焦量（物面偏离对准平面的距离）为10 mm时，面积相对误差达31.3%.根据图像最大梯度值与离焦量之间的关系提出了一种误差修正的方法.首先标定图像最大梯度值与离焦量之间的关系，然后求待测图像的最大梯度值，由最大梯度值求出离焦量，最后根据离焦量对图像面积进行修正.结果表明,当离焦量小于10 mm时，经修正后图像面积相对误差小于3.8%.

介绍了光谱辐射照度的测试方法.该方法以高温黑体为基础复现光谱辐射照度,并将复现获得的量值采用替代法对光谱辐射照度标准灯进行量值传递与测试,具有测量不确定度高等优点.同时,给出了采用这种方法的测量结果,介绍了BB3200K型高温黑体及光谱辐射照度测量装置.测量结果表明,采用本文方法可获得高稳定性和理想的测量结果.

利用全反射原理测量了新鲜离体动物组织在650 nm处的折射率.选择了鸡胸肉、猪肌肉、牛肌肉、羊肉、猪肝脏和猪肾脏六种类型的组织作为研究对象,将其制成2 mm厚的切片进行测量,折射率的测量结果范围在1.384 52~1.418 26.特别是对其中肌肉纤维取向明显的鸡胸肉、猪肌肉、牛肌肉,分别测量了肌肉纤维在平行和垂直棱镜与生物组织界面两种情况下的折射率.结果表明,测量的肌肉纤维垂直界面时的折射率要大于平行时的结果.

在分析鲜红斑痣病理的基础上，根据病变程度改变真皮上层血液层的厚度，并建立相应的光学模型，确定其组织光学参数.通过Monte Carlo模拟，得出：鲜红斑痣皮肤反射光谱与荧光光谱均可反映鲜红斑痣皮肤病变程度，特别是血管直径的变化；当血管直径增大时，鲜红斑痣皮肤反射光谱反射率与荧光光谱强度均明显下降.研究表明反射光谱和荧光光谱可能应用于判断或分析鲜红斑痣皮肤的病变程度，从而为鲜红斑痣的临床治疗方案及治疗效果提供参考.

实验测定了离体人皮肤组织在1 319 nm连续Nd:YAG激光辐照下径向和轴向不同位置的温度分布,研究了激光辐照功率密度和作用时间对皮肤组织温升分布的影响.结果表明,皮肤组织中的温度分布与探测位置、激光辐照功率密度以及作用时间密切相关；激光输出功率密度15.80 W/cm2时安全辐照时间阈值为120 s,功率密度48.92 W/cm2时安全辐照时间阈值为6 s.

基于时域有限差分方法,建立了光波辐射下正三角形、正四边形和正六边形无耗异向介质柱的二维电磁模型.分析了其近场特性,并对模型的有效性进行了验证.仿真结果表明:即便对于εr和μr都很小且无耗的正多边形异向介质柱,当平面光波沿正多边形顶角角平分线方向传播时,在异向介质柱内不会发生电磁聚焦.

基于广义米氏理论研究了在轴离心球对高斯波束光散射特性.入射高斯波束的波束因子用积分区域近似法计算,散射场的展开系数由矢量球面波函数的加法定理并求解边界条件得到.以离心球为模型研究了单核生物细胞对高斯波束的散射特性并给出了相关数值模拟,讨论了离心距、波束的束腰半径和核的大小对散射强度角分布和散射、消光系数的影响.

在分析现有的激光远场能量密度分布测试方法的基础上提出了一种新的测试方法.采用激光束照射漫反射靶,CCD相机对靶上激光光斑成像并在靶面上布置能量计探头以获取能量抽样绝对值的方法进行激光束远场大气传输后空域分布测试.从基本组成、测试原理、试验结果等方面对新测试方法进行了分析研究,并通过采用532nm脉冲激光照射1Km外的漫反射靶的实验对新测试方法进行了可行性验证,获得了远场激光光斑的图像和能量抽样值.

基于广义惠更斯-菲涅耳原理和相位结构函数的平方近似,研究了部分相干高斯-谢尔模型涡旋光束被聚焦后在大气湍流中的传输特性,得到了焦平面上光强解析表达式.利用该表达式,详细研究了该类光束在大气湍流中传输焦平面上的光强分布特性.结果表明：在大气湍流中,随着传输距离的增加,涡旋光束的奇异性逐渐降低.对于拓扑荷大的以及空间相干长度较长的涡旋光束,光束奇异性的保持相对要好.在一定的焦距长度和湍流大气条件下,我们可以通过调整光源的拓扑荷和相干长度控制焦面光强分布和焦斑大小.另外,有一定拓扑荷的涡旋光束可以在一定程度上降低大气湍流对传输光束焦面光强分布的影响.

将视觉注意机制引入到直方图构造中,并在此基础上提出了一种新的基于灰度级信息量直方图的图像增强算法.该算法利用Itti视觉注意计算模型对图像的显著性进行分析,获得全局显著图；然后,将全局显著图划分为若干等大的子区域,求取各子区域的平均显著值,并做归一化处理,得到子区域的加权统计系数；再将各子区域的灰度级加权统计值相加,得到灰度级信息量直方图；最后,依据直方图均衡化的映射函数,调整灰度级的动态范围.实验结果表明,该算法明显优于经典的GHE算法和AHE算法,具有满意的视觉效果.

为了改善原图像直方图像素灰度分布集中于低灰度级,与经过常规直方图均衡化处理的图像直方图像素灰度分布集中于高灰度级且均具有灰度冗余的图像增强效果,提出了一种新的图像增强算法.对原始图像进行常规直方图均衡处理,并对原始图像与进行了常规直方图均衡处理的图像分别在尽可能大的范围内进行映射,使两者变换后都尽可能去除灰度冗余而有较大的动态范围.取变换后的两图像各自的优点,融合成一幅效果最好的图像.实验结果验证了理论分析的正确性.

在分析交通背景提取的特点和单高斯模型法的不足的基础上,提出了一种改进的单高斯模型法.该算法利用均值法初始化背景模型,引入判断值进行背景更新,运用邻域判别法实现干扰点抑制.不同天气条件,不同交通场景下的实验表明：与单高斯模型法相比,改进算法在提取背景时可以随车辆的走停及时更新,并且抑制了非静止背景物体的干扰.

分析了脊波变换在处理含“线奇异”信号上的优势.提出用脊波变换后的各高频系数和作为图像的特征量.渐变镜头脊波变换的实现分两步：首先,对图像帧进行一定方向参量的Radon变换；其次,对Radon变换得到各数组进行Haar小波二级分解,采用分解后的高频系数和描述图像.在检测窗内,计算连续帧间脊波变换系数和之间的欧式距离判别渐变转场的边界.

提出一种新的基于视觉特性的自适应阈值分割方法.利用人眼视觉对比敏感度特性把图像块分成两类，分别借助OTSU算法和模拟人眼识别过程的多尺度模糊隶属方法实现对这两类具有不同灰度特性图像块的自动阈值分割.实验结果表明，使用该方法能够有效的克服不良照明的影响，还原图像的原本特征信息，二值化效果较好.

在分析不同有序抖动模板对所生成抖动半调图像的影响因素基础上,设计了尺度变化的分块及块间异或预处理策略,大大提高了二值游程长度.进而使用游程和哈夫曼相结合的编码思想提出了一种新的有序抖动半调图像无损压缩算法.仿真实验表明,该算法在编码效率上具有较大优势.

在分析海天复杂背景下红外目标图像特征的基础上,提出适合该环境的红外目标检测算法.该算法采用行均值相减的方法抑制海平面非线性温度场的影响,并进行中值滤波处理.对于更加复杂的环境,选用数学形态滤波法抑制背景中的大面积云团或海浪,从而确定出目标区域来进行目标图像的分割及增强.同时,综合使用图像捕获区域指定、运动目标检测法、弱目标的增强提取、记忆外推功能、数据融合加权跟踪方法,来保证在海天复杂背景下红外目标的可靠跟踪.实验表明,该算法能较好地处理海天复杂背景下红外目标的检测,且算法易于硬件实现,提高目标检测的实时效率.