提出了一种基于近红外人脸和虹膜的匹配层融合算法.该算法对近红外人脸运用小波变换结合二维主成分分析的特征提取方法和欧氏距离比较的匹配方法,对虹膜运用局部信息统计的分块编码方法和汉明距离比较的匹配方法,并在匹配层采用支持向量机策略对匹配分值进行融合,从而运用融合后的匹配分值进行决策.在一定规模的多模态数据库中进行了算法的验证,融合结果显示：基于支持向量机的近红外人脸和虹膜匹配层的融合,能够对较高的虹膜识别的准确率进一步提升,增强了系统识别率及鲁棒性.

本文设计了一种焦距为6.5~52 mm的可见光变焦距光学系统，视场角为6.6°~52°.设计中选取5个焦距位置进行了计算，采用负组变倍和正组补偿方式，实现连续变焦.设计结果表明其成像质量良好，其中75 lp/mm处的调制传递函数值均大于0.6，弥散圆直径小于像元尺寸.最后采用插值拟合的方法进行了凸轮曲线的设计，该系统具有长度短，成像质量好，凸轮曲线平滑易于加工，工艺性好等优点.

为了提高飞机导航系统的精度，本文设计了一种全天时机载星跟踪器的光学镜头，通过光学设计和像差分析，使光学系统的角分辨率为2角秒，在一个CCD像元尺寸内光学系统的能量集中度达到90%以上，畸变小于3‰，弥散斑直径最大7.6 μm，其他各种像差也得到了很好的校正.同时为了提高星跟踪器探测的极限星等，设计了有六个档位的滤光片调节机构.本设计满足用户对高精度天文导航系统的需求.

综述了国内、外皮米分辨率测量的研究进展.介绍了高分辨率(皮米级)的测量方法和当前的发展，并对其原理及细分技术作了分析.针对典型测量方法的局限，阐述了另两种新颖的测量方法，并较深入地分析其优势及不足.着重分析了多次反射式光学干涉仪的测量方法，相对于X射线干涉仪,它具有更高的分辨率且其装置较简单，易于实现，在光谱学、高准确度测量等领域的应用前景较好.

基于数字散斑干涉术测量物体形变的原理，研究了物体面内位移及变形的测试技术.采用电荷耦合器件记录变形前后的两幅散斑图，取代传统散斑干涉术中的记录干板，省去传统方法中干板显影、定影的繁琐的化学湿处理过程.分别用菲涅尔散斑和像面散斑方法获得散斑干涉图，用相减技术得到含有物体形变信息的散斑干涉条纹.设计高斯低通滤波器,对干涉条纹进行处理，提高了干涉条纹的对比度.提出扫描条纹中心行方法，由条纹中心行一维位相分布获得一维物面变形，实现了散斑干涉条纹的自动判读.试验表明，该方法简洁且实用.

针对包含运动物体视频序列的稳像问题，提出了一种基于运动目标检测的数字稳像算法.该算法运用估计的全局运动参数补偿帧间全局运动，得到运动补偿前帧和当前帧的差值图像，并将差值图像分割成一系列的前景块和背景块，仅跟踪背景块来估计下一轮的全局运动参数.仿真结果表明，提出的稳像算法不仅计算复杂度低，而且估计的全局变换参数具有相当高的帧间变换保真度，可以用于占据半个像面的动目标的视频序列.

设计了一套无损检测光波沿人体经络传输特性的自动测量系统，测量808 nm光波沿人体经络及其周边非经络组织的漫射光强度，分析不同的激光输出功率对组织相对衰减率的影响.运用生物组织中光子传输理论的近似漫射法对实验结果进行分析，发现经络与周边非经络组织之间的光传输特性存在差异，这种差异性具有明显的医学统计意义(P<0.05).另外，还发现手厥阴心包经上的平均相对衰减因子比足太阴脾经小，可以得知，它们的光学特性参数存在差异.研究表明激光输出功率对组织的相对衰减率没有影响，证明了相对衰减率是由组织的光学特性决定的.

常用的EDA软件如HSPICE中没有顶发射有机发光器件的仿真模型，导致设计硅基有机发光器件微显示像素驱动电路时存在困难.为此，本文研究了用于微显示的顶发射有机发光器件的SPICE仿真模型，分别讨论了二极管连接的MOS管模型、单个二极管以及双二极管并联模型等方案，分析了其等效电路，同时根据顶发射有机发光器件的实验数据拟合了对应的电路参量，最后用HSPICE软件对三种模型的等效电路进行仿真和结果比较.比较发现采用二极管连接的MOS管模型得到的拟合误差最小，但仿真误差最大；采用单个二极管模型得到的拟合与仿真误差都较大；采用双二极管并联模型得到的拟合与仿真误差均较小且满足驱动电路设计的要求.结果表明双二极管并联模型可作为用于硅基有机发光器件微显示电路设计中的顶发射有机发光器件的SPICE仿真模型.

将单模光子晶体光纤的空气孔设计成椭圆形增加其结构的不对称性，可以破坏模式中两偏振态的简并，达到实现双折射特性的目的.据此，提出了一种新型的高双折射光子晶体光纤.该模型通过在纤芯引入两个小空气孔以及将包层的第一环和中间一行变为椭圆空气孔来造成光纤模式的不对称性，获得了高双折射特性.之后对该结构的色散特性及模场面积等特性进行了数值模拟，并且讨论了外包层空气孔的几何参数改变对于该模型色散特性的影响.采用全矢量平面波展开法，并且以完美匹配层作为边界条件对该结构光子晶体光纤的上述特性进行分析.结果表明，该结构光子晶体光纤可以在较宽的波长范围内产生10-3量级的模式双折射，并且从1 100~1 800nm范围内具有平坦色散特性，同时具有小模场面积特性.为基于超平坦色散、高双折射和高非线性光子晶体光纤的光纤器件的制作和应用提供理论基础.

偏振成像技术是当前光电成像领域研究的热点之一.为了更好地实现目标探测识别，本文研究了基于HSI颜色空间的偏振图像和多光谱图像的融合算法，对每一个波段内的偏振图像进行融合并映射到HSI颜色空间；然后对实验所选取的三个波段的H、S、I图层进行小波系数融合，并将融合图像在RGB颜色空间输出显示.给出了融合图像的客观评价参数，通过与前人的实验对比，表明该算法更加适合于人眼的视觉特性.融合图像用颜色凸显目标的偏振信息，能够将目标和背景明显区分开来，很大程度地提高了目标探测识别的质量.

本文针对有限周期的一维光子晶体引入了有效折射率的概念.利用传输矩阵的方法计算了光子晶体的复透射系数,在此基础上进一步得到了有效折射率的解析表达式.考虑到光子晶体的特殊空间结构及其存在光子禁带的特性，进而探讨了光子晶体带隙结构的特征及其有效折射率与光子晶体单层材料的折射率、光学厚度、物理厚度和中心波长的关系.研究发现组成单层材料的两种介质的折射率的比值和单层材料的物理厚度影响有效折射率的振荡幅度，单层材料的光学厚度影响有效折射率的振荡周期.中心波长对有效折射率无影响.

本文设计并建立侧边抛磨光纤Bragg光栅的光学模型，通过改变剩余包层的厚度以及抛磨区材料的折射率，模拟计算光栅谐振波长的偏移量以及光栅光谱反射率的变化.实验结果表明，当抛磨区材料折射率越接近光纤纤芯折射率，以及抛磨程度越深(3 μm以内)，抛磨区材料的折射率的微小变化也会引起光栅谐振波长与光栅光谱反射率明显变化.

吸收系数和衰减系数是水体的固有光学量，也是水色遥感的基本参数，对于水色遥感建模和反演具有重要的作用.高光谱水体吸收衰减测量仪则是目前国际上原位测量水体吸收和衰减系数的主要仪器.本文详细阐述了该仪器数据处理的原理、方法及步骤，并且将之应用于2009年冬季东海航次的测量数据，获得了原位的东海冬季水体吸收和衰减系数分布特征.本文方法可以较好地剔除异常数据，获得高精度的水体吸收和衰减系数数据，可为水色遥感模型开发与验证提供可靠的现场测量数据.

提出了药物凝聚纳米晶体宏观光量子态体系的新概念和测量方法.根据光量子特性可被大于纳米药物晶体带隙能的光子表征的原理,采用200~400 nm和350~850 nm激光器,自行搭建的光路系统和测量平台,建立纳米药物晶体光电子耦合效应(光量子效应)的激光显微荧光谱精密测量方法.结果表明:激光显微荧光谱计量纳米药物晶体光量子特性的14次重复测量波长相对不确定度是0%,小于德国国家标准研究院推荐的波长相对不确定度参考值0.2%,测量误差是［1-0］%;激光显微荧光谱计量纳米药物晶体光量子特性的14次重复测量光强相对不确定度是5.1%,稍大于美国国家标准研究院光强相对不确定度校准参考值3%,测量误差是［1+2.1］%.波长和光强二维激光显微荧光谱精密测量方法解决了原始测量标准的相对不确定度和光学计量溯源的两大关键瓶颈问题,可满足纳米生物光晶体宏观量子态体系光电子耦合效应或电子结构带隙能检测的广泛需求,在量子生物物理学和晶体发光精密测量上有普适性.

本文对基于马赫-曾德尔干涉技术的光纤水听器系统进行了实验研究.根据光外差检测原理，利用自制的全光纤马赫-曾德尔干涉仪系统，对鱼群活动引起的扰动信号进行了测量和分析.得到在一定条件下，随着鱼群活动区域面积的增加或温度的降低，探测灵敏度呈线性减小，最小分辨能力下降的结论.实验结果表明：随着活动区域直径的降低，系统灵敏度分别为1.606 6、2.349 9和2.412 5 μW/条，最小分辨力分别为14、10和8条；随着活动区域温度的降低，系统灵敏度分别为1.339 1、1.022 7和0.432 1 μW/条，最小分辨力分别为4、6和18条，测量结果与分析得到的结论一致.

设计并制作了全光纤非平衡马赫-曾德干涉仪，并分析了几种典型的波长解调技术.采取了一种新的正交信号获取方法，并通过相位补偿实现了对波长偏移量的测量.波长变化引起的相位信息可以通过数字反正切函数和相位展开来提取.与传统的正交采样方法相比，其采样数据量大幅度增加，对快速变化的波长信息可以实现精确测量，并通过实验验证了该解调方法的可行性.实验结果表明，该系统可以对波长实现很好的解调.

以正硅酸乙酯(TEOS)为有机硅源,乙醇为溶剂,NH3·H20和HCl为催化剂,采用溶胶-凝胶技术,通过调节催化剂控制SiO2纳米颗粒尺度,然后在玻璃上用旋涂法镀膜并对其进行热处理,制备低折射率SiO2减反膜.分别采用椭偏仪和扫描电镜对所制备减反膜的结构、物性进行研究,研究不同性质和剂量的催化剂对薄膜结构、折射率的影响.结果表明：通过控制适量的碱酸催化剂可以制备出低折射率多孔结构的SiO2太阳电池减反膜.

利用非等距差分法进行一阶和二阶微分近似，对任意多包层光纤的半径和折射率分布进行非线性网格划分，对亥姆霍兹方程进行数值化，用Matlab编程求解特征矩阵方程，得到准确的单模、多模光纤模场分布，计算出五包层色散平坦光纤的归一化模场.结果表明，非等距差分法既可以保证运算的准确度，又能够提高运算速度，为深入研究光纤的其它特性奠定基础.

全光纤化掺铥光纤激光器作为光学参量振荡器的泵浦源，可以实现3~5 μm激光输出，在激光雷达和光电对抗领域有着极为重要的应用前景.本文运用全国产化的泵浦光耦合器和双包层掺铥光纤实现了全光纤化掺铥光纤激光器.该光纤激光器采用自制的光纤布喇格光栅作为反射腔镜，增益光纤采用水冷的方式.光纤布喇格光栅通过45 fs、800 nm的飞秒脉冲光和相位掩模板直接在双包层掺铥光纤上刻蚀得到，泵浦光通过泵浦光耦合器的一端耦合进入增益光纤，产生的激光由泵浦光耦合器的另一端输出.输出激光的最高功率达到22.2 W，激光波长为1.96 μm，斜率效率约为37%，激光线宽为72.4 pm.

通过分析光孤子传输系统(包括恒色散孤子、色散管理孤子)和准线性传输系统的概念及其传输特性,对这两种非线性光传输系统的发展前景提出了明确的观点.指出恒色散孤子利用色散效应和自相位调制达到平衡时实现脉冲的保形传输,但其高脉冲功率的特点使定时抖动性能严重劣化.色散管理光孤子则通过在传输线路上周期性交替采用正负色散系数的光纤,在保持较高的本地色散的同时,降低了路径平均色散,很好地解决了恒色散孤子系统的问题,但由于在传输过程中始终将脉冲宽度限制在一个比特时隙内,相邻信道脉冲间的频谱重叠将造成系统性能急剧下降.增加信道间隔虽然能解决这个问题,但其带宽利用率将明显降低,因而更适用于单信道的高速超长距离传输；与光孤子传输系统不同,准线性传输系统将非线性效应作为一种有害因素来进行控制,并通过强色散管理将路径平均色散保持在0值附近,使其频谱宽度戏剧性地降低,信道间的非线性作用也大大降低,因而非常适用于波分复用的高速超长距离传输.

以6×8 cm2的 Er3+/Yb3+ 共掺铝锗酸盐玻璃作为光波导基底材料，设计出S型，U型和F型三种平面光波导.通过光束传播法对所设计的波导进行仿真模拟运算， S型、U型和F型三种结构波导在1528~1559 nm范围内获得有效内增益，计算出其最大内增益分别为7.27、14.06和22.55 dB，分别比直波导 (6.42 dB) 高0.85、7.64和16.13 dB.研究表明合理的波导结构设计可以保证在较小尺寸的基片上获得较高的信号增益.

太赫兹时域光谱技术可以分辨化合物结构上的微小差异并应用于物质检测与分析，为有机化工产品的鉴别及更宽有效光谱区的测试提供了新的实验方法.本文运用太赫兹时域光谱技术研究了甲醇、防冻液和刹车油在太赫兹波段的光学特性，在室温氮气环境中,得到了样品的时域谱和在0.2~2.5 THz波段的吸收谱.甲醇和防冻液、刹车油在此波段的吸收谱存在显著差异，甲醇的吸收峰位于0.35 THz、0.72 THz处，防冻液和刹车油的主要吸收峰位于0.62 THz处.实验表明，用太赫兹时域光谱技术可以检测防冻液和刹车油里是否掺有甲醇，进而判断其质量的优劣.

报导了一种集成MEMS的光接收器件的10 Gb/s雪崩光电二极管，并介绍了10 Gb/s APD-TIA的结构和基本特点.对衰减器进行了性能测试，所得到的特性曲线表明其衰减随所加电压变化而变化.集成MEMS VOA接收器的动态范围至少增加了50%达到13 dB，这个结果对密集波分复用系统中的应用非常理想，同时对高速通信系统中的信号改变是一种有效的补偿方式.本文报导了传输速率10 Gb/s带衰减器的雪崩光电二极管光接收器的眼图和测试结果，能够获得-26.5 dBm的灵敏度和清晰的眼图.

分辨力和信噪比是像增强型CCD成像系统的两个最主要的参量.为了分析CCD相机分辨力对像增强型CCD成像系统分辨力的影响，本文分别用一个高分辨力像增强型CCD相机和一个普通分辨力CCD相机分别与相同的中继透镜、像增强器和前置镜头耦合，得到一套高分辨力像增强型CCD实验样机和一套对比像增强型CCD实验样机；在不同照度下测量了两套实验样机的分辨力和信噪比，实验结果分析表明：当照度高于1.84×10－3 lx时，像增强型CCD成像系统分辨力受器件分辨力和信噪比共同影响，高分辨力像增强型CCD实验样机分辨力要高于对比像增强型CCD实验样机分辨力.当照度低于1.84×10－3 lx时，像增强型CCD成像系统分辨力主要受器件信噪比的影响，高分辨力像增强型CCD实验样机与对比像增强型CCD实验样机分辨力相当.