利用聚焦的飞秒激光（中心波长775 nm、脉宽150 fs）照射FOTURAN光敏玻璃，经热处理及浓度为8％的氢氟酸溶液室温腐蚀50 min后，在FOTURAN玻璃表面制作了微凹面.利用原子力显微镜和扫描电子显微镜分析了微凹面的形貌，发现它具有光滑璧面和清晰边缘，直径约为几十微米.通过分别改变入射激光的单脉冲能量(970~3250 nJ)和脉冲数目(10~3000个)，研究了它们对微凹面制作结果的影响，发现了微凹面的直径随激光入射参量的饱和效应，并解释了其原因；指出了飞秒激光在FOTURAN上制作微结构的应用.

借助于光束相干偏振矩阵和广义惠更斯－菲涅耳衍射积分公式，研究了非均匀偏振(NUP)光束通过环状光阑像散透镜的聚焦特性，并将圆孔光阑作为环状光阑内径为零的特例处理.数值计算结果表明，实际焦点位置、光强和偏振度分布与透镜的像散、环状光阑的菲涅耳数和遮拦比以及NUP光束参量有关.

用数值计算方法研究了均匀展宽二能级体系在激光超短脉冲作用下介质参量、入射脉冲面积、弛豫时间和频率失谐量对光脉冲面积演化的影响.计算结果表明，脉冲面积会在最接近输入脉冲面积2π偶数倍的值上振荡，并经过一定的传播距离后，台阶式跳跃到下一个偶数倍2π的值上振荡.

在时间域中研究了载波相位对超短正弦高斯脉冲的影响.给出了超短正弦高斯脉冲的脉冲能量和时间重心的解析表达式和数值模拟结果.结果表明载波相位和正弦函数的参数对超短正弦高斯脉冲的脉冲能量和时间重心有很大的影响.当载波相位等于nπ和2n+1π/2时，超短正弦高斯脉冲的脉冲能量分别达到最小和最大值；当载波相位等于2n+1π/4时，载波相位对超短正弦高斯脉冲的脉冲能量没有影响.当载波相位等于4n+3π/4和4n+1π/4时，超短正弦高斯脉冲的时间重心分别达到最小和最大值；当载波相位等于nπ/2时，超短正弦高斯脉冲的时间重心不发生变化.

介绍了在1~20 Hz电光调Q情况下，半导体脉冲激光侧面泵浦Nd∶YAG晶体腔外四倍频266 nm紫外激光器的输出特性.实验采用直腔结构，在腔外分别利用KTP和BBO晶体产生532 nm倍频绿光、266 nm四倍频紫外激光.当泵浦电流为120 A、重复率为1 Hz时，266 nm紫外激光最大单脉冲能量为15.4 mJ、脉宽8 ns，峰值功率高达1.93 mW；重复率20 Hz时，获得了最大平均功率为156.2 mW的266 nm紫外激光输出，四倍频的转换效率为10.63％.同时利用一组分光镜，获得了352 mW的532 nm脉冲绿光和423 mW的1 064 nm脉冲红外光输出.

在分析有机聚合物复合体光伏电池机理及等效电路模型基础上，研究了界面旋涂缓冲层对聚合物给体/受体复合体结构光伏器件性能的影响.制备了基于P3HT/PCBM的给体-受体复合体薄膜有机光伏电池，并分别在有机活性层和ITO基底之间以及有机活性层和电极之间插入TFB和F8BT缓冲层.实验证明：在ITO和活性层之间旋涂TFB作为阳极缓冲层，可增加有机聚合物光伏器件的短路电流，在活性层和电极之间插入F8BT作为阴极缓冲层，可增大光伏器件的开路电压，提高器件的转换效率.

基于变像管工作原理并从其整体性能优化的角度出发，得出在其中采用准层流电子束的必要性；通过分析已有电子光学聚焦系统所存在的结构和性能上的缺陷，确立了优化电子透镜系统的基本模型.在分析各参量相对变化对其渐进聚焦调制特性影响的基础上，阐明了通过膜孔透镜的引入而形成对电子束横向尺寸具有渐进压缩特性的准层流电子枪的可能性.

利用光电子角分布成像光谱技术原理，以钠原子为例利用双光子共振三光子电离方法研究了从钠原子的4D态双能级电离后所产生的光电子角分布的状态.分析、讨论了多通道电离过程中所产生光电子的干涉效应.分析了光电子的空间角分布各部分的物理意义.结果表明该干涉图谱能够清楚地描绘出光电子能量和空间角分布状态.

以载流子运动的扩散－漂移理论为基础，利用数值方法研究了有机发光层中双极载流子注入时的电势、电场、载流子浓度和复合率分布.结果表明:当两种载流子的迁移率相同实现平衡注入，并且当空穴和电子的复合为Langevin型时，复合率的分布曲线相当理想，参与复合的空穴和电子总量远大于其他情况，由此器件的发光性能也得到更大的优化.

提出了一种带空气腔芯轴型光纤水听器的结构模型，并对其声压相移灵敏度的响应特性进行了研究.通过对空气腔芯轴型光纤水听器的基本原理和结构进行分析，得出光纤与弹性筒作用的相互关系;建立了动力学等效模型，得出带空气腔芯轴型光纤水听器声压相移灵敏度表达式以及频率特性的理论模型;利用有限元方法，得到芯轴型光纤水听器的响应模型.根据提出的结构和确定的参量制作出相应的探头，经过试验测试，其3 dB带宽约为30 kHz，测试结果验证了提出的理论模型与有限元模型的正确性.

利用多层介质中偶极子辐射理论，得到了荧光免疫光纤生物传感器的初始荧光分布.在此基础上，利用几何光波导理论给出了荧光信号在光纤探针中的传输模型.通过定义光纤探针的耦合效率、传输效率、收集效率和有效收集效率等概念，实现了对基于倏逝波激发的荧光免疫光纤生物传感器系统中荧光信号的跟踪分析.并建立了理论模型，可用于该类传感器系统的优化设计.

研制了一种光纤光栅水位传感器.采用三维有限单元法，对传感器的结构型式进行优化分析，得到水位与光纤光栅中心反射波长之间光-力转换的线性关系；制作了传感器模型，对模型的光-力转换关系进行了测试，实验结果与理论结果基本一致.该传感器经多次改进，通过试用，可用于工程检测.

研究了高双折射光纤环镜的应变传感原理，推导了谐振波长与轴向应变的关系式，并进行了实验研究.该传感器具有很高的灵敏度：谐振波长漂移为0.031 8 nm/με，约是裸光纤光栅的32倍.谐振波长和轴向应变之间的线性拟合度为0.999 4.该传感器具有灵敏度高、结构紧凑、使用方便等优点.

理论分析并试验研究了Y波导保偏尾纤与保偏光纤线圈之间熔接点的对轴误差对光纤陀螺输出的影响.根据简化的光纤陀螺光路误差模型，对光纤陀螺的输出相位误差与光路中主要耦合点的对轴误差的关系进行了理论推导和仿真分析，并利用一个实际的闭环光纤陀螺试验研究了主要熔接点的对轴误差变化对光纤陀螺零偏和零偏稳定性的影响.结果表明，Y波导保偏尾纤与保偏光纤线圈之间的对轴误差是引起光纤陀螺输出误差的重要因素，必须尽量减小.

建立了反射端面为弧形形变的光纤F-P传感腔数学模型.将弧形形变的F-P腔等效为阶梯分布的、环状、平行端面F-P腔体的组合，结合多光束干涉理论，利用光强叠加处理方法对弧形腔输出光强进行数学建模.依所建模型仿真，提出弧形端面曲率大于300 μm时，利用弧形形变特性进行传感测量的可行性.选取腔长变动大、形变弧度小，平衡状态稳定性高的形变端面保证传感腔的高灵敏度和稳定的工作点.

利用琼斯矩阵(Jones matrix) 方法对C60掺杂向列相液晶中光栅衍射选择性进行分析.给出两束p-偏振光在液晶样品中产生相位全息光栅的透射矩阵，通过探测光的矢量和光栅透射矩阵的琼斯矩阵运算，可以探测衍射光束的偏振态与入射光偏振态的关系.分析发现对于p-偏振的探测光，透射光和正、负一阶衍射光的偏振态均为p-偏振，且正、负一阶衍射效率相同；对于s-偏振的探测光只有透射光存在，可见记录的相位光栅表现出光栅衍射的选择性.

在蓝绿敏光致聚合物材料中,用532 nm激光器作为光源,在等光强不同重复频率和等重复频率不同光强条件下分别进行全息记录,用红光进行动态读出,获得两种记录条件下的衍射效率曲线.实验结果表明,在近连续脉冲光下进行全息记录时，较低重复频率和较低光强的脉冲激光能够明显提高光致聚合物光栅的最高衍射效率，通过优化脉冲激光的重复频率和平均光强，可以在材料中记录衍射效率最高的全息图.

为了提高晶体的非易失存储性能，采用双波长存储技术实验研究了LiNbO3∶In∶Fe∶Cu晶体中的非易失存储，折射率调制度为1.04×10－4，记录灵敏度达到0.965 cm/J.与传统的双色非易失记录相比，该方法大幅度地提高了光栅的强度和记录的灵敏度.利用Kukhtarev带输运模型对双波长非易失记录过程中光栅的动态演化过程进行了数值模拟，同时讨论了氧化还原程度对双波长非易失全息记录的影响.理论与实验符合的较好.

对波前编码技术实现景深延拓的原理进行了研究，分析了波前编码系统成像对离焦不敏感的原因，得到了波前编码光学系统景深延拓扩展率公式，发现了景深延拓扩展率与位相板参量的关系.利用Zemax设计了波前编码光学系统，用Matlab进行了成像模拟实验，实验结果表明，波前编码系统能提高传统光学系统的景深，提高的倍数由三次相位板的相位常量决定.

将环形与平面涡旋核重合并共线叠加，在多个直径上得到圆对称分布的复合涡旋，模拟计算结果表明,其强度也呈圆对称分布.对具有任意参量的上述叠加方式得到的复合涡旋，提出了一种求解共线叠加复合涡旋位置的图解方法,利用该方法可以得到准确的涡旋位置分布特性,且确定的涡旋位置与数值模拟结果一致.

利用耦合模理论、电光调制理论和微环谐振理论，提出一个聚合物串联耦合双环电光开关器件模型，在1.55 μm谐振波长下对该器件进行了模拟和优化.结果为：微环波导芯截面尺寸为1.6×1.6 μm2，波导芯与电极间的限制层厚度为1.6 μm，电极厚度为0.15 μm，微环半径为15.2 μm，微环与信道间的耦合间距为0.14 μm，微环与微环间的耦合间距为0.6 μm，输出光谱的3 dB带宽约为0.06 nm，开关电压约为6 V左右，插入损耗约为2.2 dB，串扰约为－20 dB.所设计的双环电光开关较单环型电光开关不仅输出光谱更加平坦陡峭，非谐振光更弱，而且开关电压更低.

利用有效折射率的数值解法，计算出了SiGe-OI脊形光波导的有效折射率.通过对SiGe-OI光波导结构参量的理论分析和计算，得到了SiGe-OI脊形光波导传输单模光波时内外脊高H，h及脊宽W的尺寸.通过Optiwave软件对SiGe-OI脊形光波导进行建模仿真，验证了理论分析和计算的正确性.

研究了激子的多组分纠缠相干态保真度在各向异性光子晶体中的演化行为.结果表明,当激子的跃迁频率处于光子晶体带隙时，保真度随时间变化作周期振荡，这与激子处于真空环境时，保真度振荡衰减的演化行为不同.此外,当激子跃迁频率离光子晶体带边较远时，其多组分纠缠相干态越容易被保存.

运用光学传输矩阵理论，研究了含左手材料一维二元光子晶体的禁带特性.提出了含左手材料的光子晶体异质结构中零平均折射率带隙展宽的方法.根据此方法设计的异质结构的光子晶体形成的零平均折射率带隙，与一维光子晶体零平均折射率带隙相比，零平均折射率带隙的宽度和相对带隙宽度可以得到显著的拓宽.而且它的零平均折射率带隙的边缘与TM波和TE波相关.这种特性在微型谐振腔、天线基片、同轴波导等方面都具有潜在的应用.

对压强控制自组装法进行了改进，采用了密封硅胶颗粒的强吸水装置，为光子晶体样品的制备提供了一个稳定的温度、湿度和压强环境.将温度、压强分别控制在35 ℃、45 mmHg，利用直径为260 nm的聚苯乙烯胶体球进行了高质量三维光子晶体样品的制备.从理论计算和实验测量等方面对制备的光子晶体样品的结构、质量和性能进行了对比分析，结果表明，利用该实验装置进行光子晶体样品的制备时，可重复性高；制备的光子晶体样品具有较为完美有序的密堆结构，质量较好；在光子晶体样品的Г-L方向有深且窄的光子带隙和陡峭的带隙边沿.光子带隙深度为83%，宽度为0.073，带隙边沿陡峭度为8%/nm，这为超快全光开关等先进的光学设备的研究奠定了基础.

基于平面波展开法，理论分析了填充率、介质各向异性的程度对单轴金刚石结构三维光子晶体禁带的影响.结果表明，当填充率和介质各向异性取合适的值，单轴各向异性金刚石结构光子晶体存在着完全带隙.介质各向异性的引入使该晶体的带隙变窄甚至完全关闭.在各个布里渊区域里，带隙率和带隙宽度随介质各向异性程度的变化而变化.各向异性的引入为调整光子禁带提供了一种方法.

研究了电磁波在二维正方介质柱光子晶体中的传输，发现处于第一频带部分带隙的电磁波在不同界面切割方向上不同角度入射时可分别产生全反射及复杂异常折射现象如自准直现象、负折射现象.首先利用平面波展开法从理论上研究正方介质柱正方晶格光子晶体的频带结构及等频线，然后通过时域有限差分法来仿真研究光子晶体在第一频带部分带隙的传输特性.当光子晶体的界面切割沿着ΓX方向时，由于光子晶体内无本征模能够被有效地激发，入射波束被完全反射，这与光子带隙导致的全反射具有本质的不同；当光子晶体的界面切割方向沿着ΓM时，归因于其扁平的等频线，一定角度范围内入射的波束在光子晶体内几乎沿同方向传输即产生自准直现象.

提出了一种具有径向色散特性有限差分时域法（FDTD法）的电磁隐形斗篷建模.隐形斗篷的介电常数和磁导率是采用了drude色散模型以及相应的色散FDTD算法.数值模拟表明，在理想的条件下，隐形斗篷中的物体对外电磁场是隐形的.对于入射平面波和点声源，波前平滑地进入隐形斗篷，并绕过中心的物体区域，离开隐形斗篷后又恢复为原来的传播状态.远场散射图表明，与一个理想导体圆柱相比隐形斗篷可以减少沿各个方向的散射.

在铷原子中实现了轴向相位匹配的参量六波混频，并探测到位于红外光谱区的六波混频信号.六波混频信号与泵浦激光进行和频，产生了位于可见光范围内的可调谐的和频信号，并从和频信号中观察到频率为608 cm-1的量子拍.结果表明，六波混频信号中的量子拍能够用于研究原子和分子的相干特性.

在不同激光脉冲激发下，用Z-扫描法测量了甲苯的三阶光学非线性，发现其非线性折射率随着脉冲宽度增加而增大（从150 fs时的3.7×10－16 cm2/W到4 ns时的2.6×10－14 cm2/W）.在波长532 nm、光强4.73×1014 W/m2 和21 ps的脉冲作用下,甲苯溶液呈现反饱和吸收现象.结果表明,该吸收效应主要来自于导致该分子中苯环结构π－π电子跃迁的双光子吸收的贡献.

分析了利用双暗态共振之间的相互作用提高Kerr 非线性的方案，采用微扰理论和密度矩阵方法导出三阶极化率实部随外加相干驱动场失谐量变化的关系.结果表明,随着相干驱动场失谐量的增加，双暗态共振之间干涉使得Kerr非线性的最大值也随之变大且逐渐进入电磁感应透明窗口，并使用缀饰态理论对其产生的机制给予相应的解释.证明了在具有双暗态共振的四能级原子系统中获得无吸收巨Kerr非线性实现的可行性.

采用列文伯格-马夸尔特算法（L-M）和最小二乘法（LS）对带有高斯白噪音的两种模拟衰荡信号进行了拟合分析.结果表明:L-M相对于LS所得结果更准确,相对误差更小,抗噪音能力更强,且重复性更好.搭建了两种光腔衰荡光谱法系统,分别得到连续和脉冲衰荡信号,依据理论分析结果对实验数据进行了处理,所得结论与模拟结果一致.

针对空间调制干涉光谱成像仪获取数据的特殊性,提出一种数据误差修正方法,修正了干涉数据的探测器误差和光学系统误差.对于光学系统导致的光场分布不均匀误差,采用多项式拟合的方法从干涉数据中直接获取误差修正数据.利用实际仪器获取的数据对上述方法进行了计算机仿真,得到了较好的误差修正结果.

制备了一种半导体量子点CdSe/ZnS低浓度掺杂的光纤,测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下光纤出射端的光致荧光光谱,分析了掺杂光纤长度和浓度对量子点光纤荧光光谱特性的影响.结果表明,与掺入光纤前相比,光纤中的量子点荧光发射峰值波长出现红移.在掺杂光纤长度为1~20 cm和掺杂浓度为(0.33~2.5)×10－2mg/mL的实验范围内,红移量随着掺杂光纤长度的增加和掺杂浓度的提高而增大.对给定的激励功率,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点光纤长度.对于给定的量子点光纤长度,荧光发射峰值强度对应有一个最佳的量子点掺杂浓度.

给出了多波段条件下用于点目标检测的RX算法模型,以接收机工作特性曲线ROC以及恒虚警率条件下的检测概率为性能评价手段,分析了探测器像元数、光谱波段数以及广义信噪比对算法性能的影响,并重点分析了波段数与广义信噪比需要满足的匹配关系,据此给出了用于点目标检测的波段参量优化选择方法.最后应用该方法对飞机尾焰进行了最优化探测波段优化选择,证明了该方法的有效性.

基于自纠错码的二级脉冲幅度调制与脉冲宽度调制(PWAM)光纤传输技术,对系统中的接收机灵敏度进行了分析.在模拟信号信噪比不小于50 dB,数字信号误码率不低于10－9情况下进行仿真.结果表明,在没有增加系统复杂性的前提下,使用自纠错码时二级脉冲幅度调制以及脉冲调制光纤接收机灵敏度将有1.1 dB的改善.

从纳米光纤倏逝波角度出发,采用时域有限差分法数值模拟了两根弯曲纳米光纤耦合区域附近的空间光强分布,给出耦合效率随两弯曲光纤间距、光纤半径、弯曲半径等参量变化的曲线.结果表明:两根纳米光纤之间可以有效传递光能,其耦合效率随两弯曲光纤间距、光纤半径、弯曲半径等参量均有关.

提出并论证了一种反射型四端口闭环光环行器的设计方案.采用该设计时所有光路端口均在器件同一侧,并可以采取两种光路结构获得光路循环的功能.理论分析了其实现原理以及各个光学参量,实验证实了该方案的有效性.设计结果表明,采用该方案能使光环行器结构更紧凑,减少了装配所需的元件,有利于降低器件成本和装配难度,器件性能与传统直通型双级法拉第旋光片结构的光环行器的性能类似.

理论研究并实验验证了一种含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅.采用F矩阵对啁啾相移光纤光栅进行计算并分析了该光栅的谱特性.含有两段π相移的啁啾相移光纤光栅可以在普通啁啾光栅透射谱阻带中产生双波长透射峰,透射峰位置直接取决于光栅中π相移的位置,透射峰的线宽和透射峰的波长间隔没有关系,仅随着啁啾率的增大而增大.采用带相位掩模的逐点扫描法对含有两段π相移的双波长啁啾相移光栅进行了制作,获得波长间隔为8 nm的双波长透射谱的光栅器件.该光栅的消光比和3 dB谱线宽分别为20 dB和0.08 nm,实验结果和理论设计一致.

利用四元数理论分析了可变延迟波片,并依此由可变延迟波片组合构造了等效可转线性半波片和四分之一波片.提出由可变延迟波片按可转波片控制算法设计偏振控制器,以避免可变延迟波片偏振控制器所需的复位重置过程.仿真结果显示,按此构想得到的四波片控制器,能把任意偏振态转换为固定线偏振输出,其光强波动小于1%,相移范围不超过2π,控制过程不需要附加复位操作,其相移变化平缓.

基于广义非线性薛定谔方程,通过数值计算对高非线性光纤正常色散区产生超连续谱进行了研究.结果表明,抽运脉冲的峰值功率、脉冲宽度以及脉冲初始啁啾对该光纤正常色散区超连续谱的形成有极其重要的影响;在高非线性光纤正常色散区产生超连续谱的过程中,三、四阶群速度色散甚至更高阶群速度色散对超连续谱的影响完全可以忽略,但与其他高非线性效应相比,自陡峭效应对超连续谱产生的影响更为明显.高功率超短光脉冲在高非线性光纤正常色散区,得到了没有泵浦成份残余、－20 dB谱宽达400 nm以上而频谱强度起伏小于10 dB的超宽而平坦超连续谱.

理论研究了半导体光放大器增益饱和效应引起的信道间串扰,数值模拟了多路信道复用时系统的误码率随复用信道数和光功率的变化情况,发现随着复用信道数的增加,半导体光放大器增益饱和引起的信道间串扰越来越严重.对利用色散管理技术抑制半导体光放大器引起的信道间串扰进行了实验研究,实验验证了信号色散补偿之前用半导体光放大器放大可以抑制半导体光放大器引起的信道间串扰.结果表明,采用先放大后色散补偿这种新的色散补偿方案,可以有效抑制半导体光放大器引起的信道间串扰.

利用快速数值差分递推算法对非线性薛定谔方程进行推导分析,得到一个同时考虑群速色散效应、非线性效应以及偏振模色散效应的时域快速数值差分递推关系,并将该方法应用于研究偏振模色散作用下的光脉冲传输,得到的计算结果分别与解析结果和传统的分步傅里叶算法所得结果进行对比,表明这种快速数值差分递推算法拥有很高的计算准确度,并且物理模型更加合理,完全适合分析计算偏振模色散作用下的光脉冲传输问题.利用该方法研究了光脉冲的畸变以及脉冲展宽问题,获得的计算结果为光纤传输系统的设计提供了参考.

研究了基于时域蒙特卡洛模拟的频域信息提取方法、光学参量反演方法和提高反演速度的措施.提出了利用离散傅立叶变换（传统法）和改进法两种提取频域信号幅值相位的方法.通过建立一定散射系数范围内的正向MC模拟数据库、采用拟合方法以及利用朗伯-比尔定理,解决了光学参量反演中快速获得MC模拟结果的问题.模拟实验结果表明：改进法无论在反演准确度还是计算时间上均优于传统法,当其中一个参量不变时,散射系数的反演相对误差小于±6%,吸收系数的反演相对误差小于±10%；当吸收和散射系数同时变化时（30<μs<100 cm－1,0.2<μa<0.50 cm－1）,两个参量反演相对误差在±10%以内.采用快速反演技术重构一组光学参量所需要的计算时间小于1分钟.

根据角膜屈光手术前的角膜地形图、眼内各组分的轴向间距和波前像差,运用ZEMAX光学设计软件,构建了术前的个性化眼模型.结合角膜屈光手术后实际测量的波前像差,建立了术后个性化眼模型.运用该模型,为角膜屈光手术眼设计了双球面人工晶状体.研究表明:对于角膜屈光手术后人眼,用术后个性化眼模型计算的人工晶状体度数可靠.该模型还能够为术后眼设计矫正像散和其他高阶像差的人工晶状体,同时可以用来评估角膜手术联合白内障术后人眼的光学性能,以及手术中各类偏差对视觉质量的影响.

介绍了一种基于近红外LD光源及锁相检测技术的双积分球组织光学参量测量系统,波长范围为1 300 ~1 600 nm,正弦电调制光信号,光开关切换不同波长.提出了积分球系统改进措施,测量了散射/吸收混合溶液在1 310 nm下的光学参量,结果显示,约化散射系数和吸收系数的测量相对偏差分别<5%和10%.

将光纤共聚焦显微技术和光谱分析技术相结合,研究了显微尺寸下癌变组织与正常组织光谱的特性,建立了光纤共聚焦显微光谱分析系统；获取了正常胃和癌变胃组织的显微光谱.实验结果发现癌变组织和正常组织的轴向显微光谱在可见光波段范围内有明显的差别.而且,利用光纤共聚焦技术能够实现组织不同层面的光谱特性测量,正常和癌变的胃组织不同层面的显微光谱也有明显的区别.同时表明,显微光谱测量可以有效分辨来自组织体内不同层的信息,提高了癌症检测的准确度.

将光学相干层析成像系统采样臂的光纤与聚焦系统和被测样品作为一个整体来模拟光学相干层析成像信号的形成机理.通过追迹采样光束中每一光子在聚焦系统和被测样品中的随机传输轨迹,来决定该光子对光学相干层析成像信号是否有贡献及贡献大小.对样品IntralipidTM的模拟结果与实验结果表明：1）高散射系数和弱前向散射是引起光学相干层析成像信号随测量深度增加迅速减弱的主要原因;2）对于确定的聚焦系统,光纤的数值孔径有一最佳取值范围.数值孔径太小,则光学相干层析成像信号很弱；数值孔径超出这一范围继续增大,光学相干层析成像信号变化很小.3）当光纤的光轴偏离聚焦系统的光轴h距离时,光学相干层析成像信号随h的增加而减弱.

提出了一种目标点全视场自动定位方法,该方法利用回光反射标志点的强反射特性和目标点特征,采用粗精两级定位自动获取目标点中心.实际操作中只需预先设定相关的阈值参量,可快速获取图像中的所有目标点的图像坐标,极大地提高了视觉测量的效率和自动化程度.对于3 008×2 000 pixel大小、包含约140个目标点的RGB图像,利用该方法定位所有目标点的用时为14.9″,定位准确度为1/10 pixel.

以双目立体视觉理论为基础,提取立体图像的Harris角点作为特征点,经过基于小波变换的子线段匹配方法,采用由粗到细的匹配策略匹配端点,盒滤波技术加速法,解决了匹配准确度和匹配速度之间的平衡问题.采用该方法对水泥冷却机内熟料进行测量,实验表明该方法能够较精确的对物体实现三维测量.

运用“热-结构-光”耦合分析方法,计算典型星敏感器光学系统（6透镜光具组,f=56 mm,相对孔径1/1.3）恒星像斑理想质心位移和亚像元内插质心偏移量,研究温度分布对星敏感器测量准确度的影响.以20℃为光学系统标定温度,计算光学系统均匀温度分布、轴向温差分布和上下侧温差分布三种条件下,星敏感器测量误差.均匀分布温度变化20℃时,星敏感器测量误差约0.07″；轴向温差10℃和20℃时,测量误差分别约为0.17″和0.31″；上下侧温差仅2℃时,测量误差就高达1.46″.计算结果表明,上下侧温差分布对星敏感器准确度影响最大,均匀温度分布影响最小.

利用多光子J-C模型,考虑场频率随时间以正弦函数形式作小量变化,在旋波近似下,研究了二能级原子通过多光子跃迁与单模辐射场相互作用系统中场的压缩效应.利用数值计算方法讨论了场频率变化的幅值和角频率、以及光场强度对场压缩效应的影响.结果表明：随场频率变化的幅值增大,场压缩效应增强；随光场初始平均光子数的增加,场压缩效应减弱.场正交分量的均方涨落随时间的演化受场频率随时间正弦函数形式变化的调制,场频率变化的幅值越大调制作用越强.

利用量子熵理论,研究了压缩相干态光场与Λ型三能级原子的量子纠缠随时间的演化特性.结果表明：光场与原子纠缠度依赖于初态原子能级叠加系数、光场压缩参量、相干态振幅参量及失谐量与耦合系数之比.当光场压缩参量增大时,光场与原子的最大纠缠度增大；若场失谐量与耦合系数之比增大,光场与原子纠缠则呈现周期性演化,系统呈现接近退纠缠；若场失谐量与耦合系数之比增大,光场与原子纠缠呈现周期性,场失谐量与耦合系数的比值足够大时,在一定时刻系统可处于稳定的最大纠缠态,且系统演化呈现周期性.

提出了一种基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送的新方案—采用波导型相位调制器研制成电控连续可调光学相移器,它可随相位调制器输入电压的连续改变而产生连续的相移,从而控制输出的偏振态；在其前放置一个半波片,即可校正接收端偏振态量子态在信道中所发生的改变,从而保证信道传送密钥的可用性.通过理论推导和实验研究验证了基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案的核心部件的可行性.由于本方案能实现高速调制（GHz）,为解决光纤传输的偏振编码QKD系统中偏振态漂移问题提供了一种新的途径.

为了提高拼接子镜系统的装调精确度,研究了拼接子镜系统的计算机辅助装调技术,分析了拼接子镜系统的计算机辅助装调模型,采用反向优化法编写程序求解系统失调量.以37项泽尼克系数作为评价函数.当粗调误差在0.7°以内时,完全可以精确求解失调量.结果表明,求解结果准确度高,符合实际装调要求.

提出了一种基于局部描述符的物体识别算法.算法根据点云位置信息得到其矢量和曲率信息,根据形状索引提取特征点,在每个特征点根据矢量夹角把点云物体分割成不同的曲面片,每个矢量夹角曲面片通过一个二维直方图描述.该图显示了特征点与邻域之间法线矢量夹角对特征点法线矢量与特征点到邻域矢量之间夹角的出现频率.对于给定的一个物体,通过比对预测物体和模型物体的曲面片集描述,可得到潜在的对应模型物体,再通过迭代最近点算法,得到最终的识别结果.

针对星敏感器星图识别算法只能处理少数目恒星的问题,结合天文观测相机进行星图识别的具体要求,提出了一种适合天文观测相机的多三角形星图识别算法.首先,选用欧洲空间局2000年2月发布的第谷2天文星表作为原始导航星表；其次,采用交叠矩形法分天区后建立导航星数据库；最后,根据天文观测相机拍摄的实际星图建立了观测星数据库；并应用多三角形星图识别算法进行星图识别的验证,实验结果表明：针对天文观测相机多三角形星图识别算法是可行的,也是可靠的.

针对视频监视系统中的阴影检测问题,提出了一种基于灰度比值统计与边缘特征分析相融合的阴影检测方法.根据阴影的面积和灰度特征,采用灰度统计和正态分布曲线拟合的方法估计出阴影灰度的分布区域,实现对阴影的初分割.利用熵判据对初分割的结果进行判断,对于过分割的情况,依据目标与阴影间的位置关系,利用阴影的边缘特性进行目标重构.不同光照环境下的视频监控图像测试结果表明,该方法可以用于灰度图像和彩色图像,能够有效检测出阴影区域并保持目标的完整性.

根据人眼对色彩的感知特性,提出HSV色彩空间上的一种非线性加权最优模糊聚类的彩色图像增强算法.将原始图像从RGB空间转换到HSV色彩空间,提取H、S、V三分量,对其中的亮度分量V进行非线性最优模糊聚类增强处理,将合成后的HSV图像转回到RGB空间,完成彩色图像的增强处理.实验结果表明,该算法能避免色彩失真,改善图像的色彩辨识性,提高了景物信息的清晰度.