为了研究分布反馈光纤激光器的弯曲特性，对光纤激光器输出波长和弯曲半径的关系进行了理论分析和实验研究.理论分析表明,光纤激光器输出波长变化量与弯曲半径平方的倒数为线性相关，并且随着弯曲半径的增大布拉格波长向短波长方向移动；实验中通过对3支不同波长的光纤激光器在弯曲半径分别为10 mm、20 mm、90 mm时输出波长的测量，验证了理论分析的正确性.实验中采用参考光纤激光器法排除环境干扰，对光纤激光器的激射功率进行了耐弯曲测试，并验证了光纤激光器斜率效率优越的抗弯曲特性.结果表明,在测试的32天内，待测光纤激光器激射功率变化量均小于2 dB,为分布反馈光纤激光器做为弯曲类传感应用的研究提供了重要的参考依据.

为规避尾涡威胁，保障飞行安全，研究了飞机尾涡的激光探测技术.介绍了尾涡探测基本原理，给出了激光探测方式设计和探测系统参量选择.基于设计的尾涡激光探测方案，研究了飞机尾涡回波多普勒谱与机型参量、飞行参量以及环境参量间的关系,获得了尾涡的径向速度分布规律，建立了尾涡回波多普勒谱模型，选取最佳尾涡参量估计算法用于尾涡的全面表征; 通过开展A340的尾涡探测外场实验验证了激光探测尾涡的可行性和尾涡参量估计算法的有效性.研究表明，尾涡回波多普勒谱值与径向速度的三次方成反比，与涡流环量的二次方成正比.

飞秒激光诱导折射率变化提供了一种灵活的三维光子器件制作手段.飞秒激光光刻的II类波导具有偏振导光特性，可以作为波导偏振器，但是对于要保留的偏振分量损耗太大.本文阐述了一种利用飞秒激光在熔融石英中制作的新型低损耗波导偏振器.它由中间的一根I类波导及两侧的两根II类纳米光栅轨迹构成.基于飞秒激光诱导的纳米光栅的偏振依赖散射特性，II类纳米光栅轨迹能够对I类波导的倏逝场进行调制.偏振方向垂直于纳米光栅的模式相对于偏振方向平行于纳米光栅的模式有更大的散射损耗，因此导通的是偏振方向平行于纳米光栅的模式.研究了消光比随I类波导与II类纳米光栅轨迹之间的间距的变化关系，选择一个最佳间距来进一步研究消光比随II类纳米光栅轨迹长度的变化关系.在间距6 μm，II类纳米光栅轨迹扫描长度6 mm处实现了最大15.91 dB的消光比.通过增加II类轨迹的长度或者数量，很容易得到更高的消光比.

研究了不同腔镜结构不同失调情况对空间谐振式激光陀螺中光束空间位置的影响.利用Collins积分与Collins程函理论以及MATLAB软件工具，对腔镜失调前后激光陀螺中光束传输进行了仿真计算.结果表明，相同失调量的不同反射镜所产生的拍频频差是不同的，且分别从M1和M4镜探测到的拍信号频不相同；对于小增益激光器，使用球面镜的腔镜结构较平面镜的腔镜结构更易形成稳定光束空间位置分布；由所计算的空间坐标xn可以看出,双向行波光束的光斑中心发生了偏移，在一定的失调量下将会影响到激光陀螺的拍频输出.研究结果对激光陀螺的工程检测和腔镜调整有指导作用，有助于激光陀螺测量准确度的提高.

研究了液体表面波振幅随激发深度的变化特性.采用探针式激发器激发，观察到液体表面波的衍射图样；改变激发深度，得到不同激发深度处的衍射图样；根据衍射图样分布与表面波振幅之间的关系并进行计算机编程，获得表面波振幅与激发深度之间的关系.用最小二乘法拟合，发现：液体表面波振幅随激发深度的增加而减小，并呈指数规律.

提出了一种基于棱镜-光栅-棱镜分光器件的短波红外成像光谱仪光学系统，该系统由离轴三反射式望远物镜、准直镜、棱镜-光栅-棱镜和会聚镜组成，光谱覆盖950~2 500 nm，空间视场达到22.5°.在实现宽视场、宽波段设计的同时，优化设计了棱镜-光栅-棱镜分光器件的各个参量.通过偏斜会聚镜光轴和棱镜-光栅-棱镜光轴在光谱维的角度，可以良好地校正色畸变keystone和谱线弯曲smile，将二者控制在5 μm以下，使得成像光谱仪获取的光谱信息更为准确.

提出将小波包辅助下子带分解的独立成分分析用于高光谱混合像元盲分解.利用小波包分解改进独立成分分析技术，并考虑到高光谱数据的特点提出了高光谱混合像元盲分解方法，该方法能克服独立成分分析方法要求端元光谱统计独立带来的问题.利用两组合成数据和三组室内实测数据对本算法进行测试，证明了本算法能较为准确的提取端元光谱波形和端元丰度，其准确度明显优于独立成分分析方法.该方法为高光谱遥感影像的盲分解提供了一条新的途径.

通过对I型全息凹面光栅制作参量误差对光谱像的影响进行数值计算发现：1)两记录臂长的相对误差而不是绝对误差决定光谱像的展宽程度，即使绝对误差较大，只要两记录臂长的误差值相同，像宽也没有明显改变；2)由于I型光栅的记录臂一般较长，记录角度误差对像宽的影响不大，但会影响光栅的刻线密度，导致光谱成像位置的偏移；3)曲率半径误差对像宽的影响较大.通过数值模拟明确了I型全息凹面光栅制作的误差容许范围，找到了对光谱像宽度影响较大的误差来源，从而为此类光栅的制作提供理论指导，有助于制作出高质量光栅，降低罗兰圆光谱仪的调节难度.

降维是高光谱图像常用的预处理手段,而核主成份分析通过非线性映射能够挖掘数据的高阶统计特性，是目前较常使用的特征提取方法.本文提出了一种基于优选样本的核主成份分析高光谱图像降维方法，算法挑选参与核主成份分析运算的样本时兼顾整幅高光谱图像的统计特性，以与全图能量分布相近的最小样本集为最终选择样本.本算法由IDL7.0实现，并在实际高光谱图像Cuprite上进行实验.结果表明，在大幅缩短运算时间的同时，降维效果优于传统的核主成份分析方法.

在不同氨分压比(0~30%)下，用射频磁控溅射法在玻璃和硅衬底上制备了N掺杂β-Ga2O3薄膜.研究了氨分压比和退火对薄膜光学和结构特性的影响.N掺杂β-Ga2O3薄膜的微结构、光学透过率、光学吸收和光学带隙随着氨分压比的增加发生了显著变化.观察到了绿光、蓝光和紫外发光带，并对每个发光带进行了讨论.

利用红外光学材料ZnSe和金属Ag在室温下采用电子束蒸发镀膜技术研制了透明导电薄膜ZnSe/Ag/ZnSe，该薄膜的电子浓度为1.208×1020 cm－3，电子迁移率和电阻率分别为17.22 cm2 V－1 s－1和2.867×10－5 Ω·cm，功函数达到5.13 eV，在可见区的平均透过率理论模拟值超过80%，而测量结果为63.8%，测量的最高透过率为83%.结果表明，该透明导电薄膜具有良好的光学和电学性能，可作为透明电极应用于发光二极管等光电子器件中.

利用液晶光谱仪通过光谱成像法对黄柏和人参总皂甙进行了荧光光谱图像检测，采用滤波器与像素点定位联用的方法提取有效像素点，获取它们的荧光光谱图像，绘制了相应的中药荧光指纹图谱.结合欧氏距离的判定方法，将滤波器与像素点定位联用法、像素点优选法和背景差分算法所得的荧光指纹图谱进行比较，三种方法的差异由小到大的排序为滤波器与像素点定位联用法，背景差分算法，像素点优选法.说明滤波器与像素点定位联用法所得荧光指纹图谱稳定性最好，谱线最优.实验结果表明该方法可以用于构建中药荧光指纹图谱，从而提出了一种新的用于中药指纹图谱构建中提取有效像素点的可行方法.

为探究二次曲面前房型有晶体眼人工晶体的球差矫正特性，进行了球面和二次曲面有晶体眼人工晶体的设计，并利用像差理论对二者的球差矫正特性进行了研究.基于R.Navarro等人提出的模型眼得到屈光不正眼模型，利用ZEMAX光学软件分别设计了可矫正屈光不正人眼的球面与二次曲面前房型有晶体眼人工晶体.通过对光学传递函数和Zernike球差系数的比较，以及对Seidel球差分布系数的计算分析发现:在保证屈光不正矫正至正常水平的前提下，较之传统球面人工晶体，二次曲面的引入仅对远视眼的球差有矫正作用，并使光学传递函数显著改善；而对近视眼而言，二次曲面人工晶体的球差矫正效果与球面人工晶体相当.这一结论对前房型有晶体眼人工晶体的设计和应用具有重要的理论指导意义.

分析了微型激光投影引擎的两种主要光学噪音：干涉网格和激光散斑产生的基理；提出采用振动的随机位相板同时实现干涉网格和激光散斑抑制的方法并进行了理论分析；自行设计了微型激光投影引擎，利用微型电控马达带动随机位相板振动，用CCD相机在不同的F#及曝光时间下对投影图像进行了采集，并对图像的散斑对比度行了测试.结果表明，通过静止的随机位相板可以很好地抑制干涉网格噪音；通过使随机位相板以大于视觉暂留效应形成的融合频率进行振动，可以同时抑制干涉网格和激光散斑，使得散斑对比度小于5%，达到投影观察的要求.

高准确度自动跟踪系统是太阳能聚光器必不可少的组成部分，而信号采集器能否精确可靠地采集到阳光照射方向的信号又是自动跟踪准确度的关键.本文提出了一种粗细调互补信号采集器的设计方案，在正常工作期间通过软件能够根据需要不断地自动调整选择二组光电传感器中其中一组输出的差模信号作为有效信号，从而有效地解决了大范围寻找太阳和高准确度跟踪之间的矛盾；而在此基础上改进为对聚光后的阳光信号进行采集的新结构，又彻底解决了光电传感器本身在光照强度很大时进入饱和区与光照强度很弱时输出的差模信号太小的问题，有效延长了聚光器在早晚时段的正常工作时间.据此原理制作的聚光型粗细调互补信号采集器应用于某公司的CPV型1200W砷化镓发电系统中，取得了很好的跟踪效果,其实际跟踪误差≤0.1°(立体角).

在40 Gbit/s相干偏振复用正交相移键控(QPSK)传输系统中，为了补偿由于光纤中非线性效应引起的传输信号损伤，采用了基于Manakov方程的反向传播非线性补偿算法.传统的基于标量非线性薛定谔方程(NLSE)的反向传播算法忽略了偏振模色散(PMD)的作用，因此在偏振复用系统中不能补偿由于PMD引起的信号损伤;而基于Manakov方程的数字信号处理方法能够对PMD与克尔非线性效应的耦合作用进行补偿.从仿真与实验两个方面对此方法在40 Gbit/s相干偏振复用QPSK传输系统中的补偿效果进行了验证.结果均表明，与NLSE相比，基于Manakov方程的反向传播算法在400 km长距离QPSK传输中显示出更好的性能.在光信噪比(OSNR)为18 dB时，基于Manakov方程的反向传播算法得到的Q值与NLSE相比提高约3dB.

制备了一种以紫外(UV)固化胶为纤芯本底的CdSe/ZnS量子点掺杂光纤.通过测量不同掺杂浓度和光纤长度下的量子点光致荧光光谱，得到了荧光峰值强度与量子点掺杂光纤浓度和长度的关系，确定了UV胶纤芯本底下的量子点的吸收系数、合适的掺杂浓度和光纤长度.结果表明：UV胶在光纤中具有吸收小、收缩率低、与石英光纤包层折射率匹配、性能稳定等特点，是一种比较理想的实验室制备量子点光纤纤芯本底的材料.

在考虑到各向同性光纤和各向异性光纤在横向应力作用下介电常量变化量差别的条件下，利用弹光效应和折射率椭球得到了外界横向应力与保偏光纤介电常量变化量的关系.采用耦合模理论分析了横向应力作用下保偏光纤偏振耦合特性，数值模拟了横向应力大小、方向以及作用长度对偏振耦合强度的影响，应力作用方向与主轴(未受外力)成45°时，光纤受扰最敏感；输出消光比随力作用长度呈现周期性变化，力的作用大小不同，交换能量周期也不同；在应力大小部分区域输出消光比和横向应力大小成线性关系，结论与已有实验结果一致.

均衡技术是用来解决通信系统中码间干扰的常用方法.针对传统恒模算法的收敛速度和稳态剩余码间干扰大的缺点，将双模式多模算法和改进型判决引导算法结合起来，并且应用于分数间隔盲均衡器中.该算法初期用双模式算法收敛均衡器，然后切换到改进型判决引导算法中进一步收敛，由于分数间隔均衡器解决了波特间隔均衡器因抽样率不高带来的频谱混叠问题，从而进一步地提高了均衡效果.蒙特卡罗仿真表明，该算法不仅收敛速度快，而且得到较低的剩余码间干扰.

根据取向透射率变化研究了偶氮苯侧链液晶聚合物在不同光照功率条件下的取向，用锥光干涉法表征了侧链介晶基元的取向方向，并研究了升温对取向膜的稳定性影响.实验结果表明介晶基元的取向速度和取向度都随光照时间和光照功率增加而增加；超过一定阈值功率(20 mW/cm2)时，随着光照时间延长薄膜的透射率(取向度)反而降低.高功率光照使侧链介晶基元发生了面内和面外两种取向，面外取向使聚合物膜的透射率降低.面外倾斜取向的介晶基元不稳定，在取向未达到饱和时停止光照，倾斜取向的介晶基元容易发生解取向，而面内取向的介晶基元则能维持取向的状态.用不饱和取向的方法，在光照功率为 20 mW/cm2时，取向时间缩短为饱和取向的1/20，薄膜的取向度提高1.3倍.4 ms的一次曝光足以使聚合物膜产生可读出、稳定的面内取向，取向的结果能保持2年不发生变化.

为了改善白光LED用荧光材料效率低、均匀性差、光衰大、寿命短及物化性能差等不足，本文采用单晶荧光材料取代荧光粉来制备白光LED,并对白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能进行了研究.采用提拉法生长了白光LED用Ce∶YAG及Pr,Ce∶YAG晶体，并通过吸收光谱，激发、发射光谱对晶体材料的光谱特性进行表征.研究表明，Ce∶YAG单晶荧光材料可以被发射波长460 nm左右的蓝光芯片有效激发，产生一个范围为480~650 nm宽峰发射.通过Pr3+,Ce3+离子共掺杂可以有效补偿Ce3+离子单掺杂YAG荧光材料发光中的红色发光成分.

本文从哈特曼-夏克波前测量原理出发，提出了基于波前测量的透镜焦距测量方法；得到了使用这一方法测量焦距的计算公式.使用633 nm和780 nm两种波长的半导体准直激光器作为光源,测量了三片双合透镜的焦距，结果表明，633 nm光源下测量得到的波长与透镜的设计焦距值相吻合，能够正确测量透镜焦距；而780 nm光源的测量结果显示出较大的相对测量偏差，但可用于评估透镜的剩余球差、色差以及制造公差.

为探索THz干涉技术用于障碍物后振动传感的可行性，采用工作波长214.58 μm (对应频率约1.4 THz)的CO2激光器泵浦气体太赫兹源搭建了一套基于迈克尔逊干涉仪结构的THz干涉测量装置，实验研究了薄纸板遮挡后敲击目标镜产生的微小振动，利用相位分析法和频谱分析法对振动干涉信号进行处理，得到了振动位移随时间的变化以及不同时段振动频率的分布情况，测得的峰峰值振幅最小为7.98 μm，最大为17.54 μm，振动峰值速度为2.7 mm/s，振动频率最小21 Hz，最大58 Hz.研究结果表明THz干涉测量技术能有效克服传统振动传感技术无法穿透障碍物的缺点，是一种简便有效的障碍物后振动传感的新型手段，预示了THz技术在振动检测相关领域的广阔应用前景.

由于制冷探测器焦平面制作工艺的缺陷，使其各部分组分不会完全相同，从而导致焦平面在进行光电转换时各个位置的光电流大小存在差异. 本文以国产640×512中波凝视型制冷热像仪整机研制项目为基础，通过对探测器接收红外辐射并转换为光电流的过程中主要参量与焦平面材料Hg1-xCdxTe中组分x的关系进行分析，推导出探测器焦平面光电流与组分x的关系模型. 在探测器能够正常工作的宽温度范围内利用黑体面源对探测器进行照射，采集各个温度点下探测器输出数据，并对本探测器整体响应特性及单个像素点的响应特性进行分析. 根据影响光电流的最主要的参量变化情况，提出了双指数曲线模型来描述实际响应数据，并通过大量的数据和图表分析，证明了该模型能够提高对探测器实际响应描述的精确程度，对实际的工程应用具有指导意义.

红外焦平面阵列的非均匀性噪音是制约红外成像质量的主要因素,非均匀性校正是红外焦平面器件应用的一个关键技术.本文提出了一种基于焦平面归一化响应特性且易于实现的非均匀性校正算法，并基于像元分布的卡方直方图提出一种新的图像非均匀性评估方法,即校正比例.该方法的校正输出考虑了每个像元的观测值与焦平面的响应信号的平均值,校正参量通过将像元的输出与其理想校正结果之间的偏差用焦平面响应的平均值建立联系而计算得到.提出的校正比例兼顾考虑了焦平面响应的时间与空间特性，比现有的图像非均匀性评估方法更能合理衡量焦平面的非均匀性程度.多种非均匀性校正的评价数据以及实验结果表明，该算法的校正效果优于两点校正法与原值拟合二阶校正法，并对于响应异常的像元具有较强的校正能力.此外其校正准确度高，所需参量少，易于实时处理，具有较强的实用价值.

为了研究温度和支撑方式对大口径SiC主镜用于地基望远镜的影响，基于1.2 m SiC主镜建立了有限元模型，分析了主镜在被动支撑和自由膨胀时，恒定温度场，轴向温度梯度，径向温度梯度和内外温差等对主镜面形的影响.结果表明，存在温度梯度时，支撑方式影响不明显，无论是被动支撑还是自由膨胀，镜面面形均很大.在达到热平衡后，即稳态温度场下，支撑方式的影响明显，只有在主镜自由膨胀时，温度对主镜面形的影响比较小，镜面的RMS<0.02 nm/℃.因此如果主镜采用柔性支撑或浮动支撑方式，大口径SiC主镜可以应用在地基望远镜中.

采用相干态正交化展开方法，研究了非旋波近似下V型三能级原子与单模腔场的相互作用,并且利用保真度对能级的交叉问题进行了判断.研究了在二项式光场作用下，V型三能级原子初始状态以及二项式态光场的光场系数对光场二阶相干度的影响.数值计算结果表明：原子初始时刻处于基态时，随着η的增大光场呈现聚束效应的持续时间先增大后减小；原子初始时刻处于叠加态时，随着参量η的增大光场呈现聚束效应的持续时间逐渐减弱；当η的值足够大时，在这两种情况下光场都将完全呈现反聚束效应;当其它参量不变时，G2(t)的平均值会随着耦合强度的增大而增大.

为了找出原子运动对原子布居演化的影响,通过建立两原子在一光学谐振腔中运动的模型，用量子力学分析原子具有不同速度时两原子布居数演化.研究结果表明，当光学腔中光场处于相干态，而原子处于运动中时，两原子的能级布居演化与光学腔场模结构相关联. 假如初始时刻原子的位置固定在腔中某一位置，两原子的布居演化在少光子数呈现出周期性,多光子数时表现出崩塌和回复现象;假如初始时刻两原子在光学腔相干态光场中处于运动状态，则两原子的布居数随时间的变化将呈现出周期性.通过设定两原子以不同运动速度沿谐振腔轴向运动，得到原子布居数以不同周期演化，演化周期为两原子与场耦合系数变化周期的最小公倍数.在光场平均光子数增多时，原子布居数振荡将加快.演化程度与两原子初始态有关.在光场平均光子数较少时，两运动原子的布居数演化显得规则有序.因而，通过适当的选择两原子的速度和初始光场，就能对两原子的布局数演化的程度和周期进行控制.

压缩成像是压缩传感理论的一个重要应用领域.本文将确定性测量引入压缩成像，提出一种确定性相位掩膜可压缩双透镜成像方法.模拟实验结果表明，新的成像方法可以在显著地降低物理实现成本的同时，有效地捕获图像信息来重建原始图像.此方法改变了经典的模拟-数字转换的光学成像思路，减少模数转换开销，并有利于图像的传输和存储，可以为照相机的设计提供若干理论、计算和技术支撑.

提出一种采用压缩感知的云图融合方法.该方法针对传统轮廓波存在频谱混叠的缺点，结合抗混叠塔式滤波器组和方向滤波器组，构造出一种抗混叠的轮廓波变换，并将其引入压缩感知中的稀疏表示环节，将云图分解成稠密和稀疏两部分；对稠密成份采用传统方法进行融合，而对稀疏成份，则在压缩感知框架下，通过少数线性测量的融合，并采用二步迭代收缩的图像重构算法，在迭代时利用前面两个估计值更新当前值，得到融合结果.实验表明，该方法的融合结果无论在视觉质量及定量指标上都明显优于传统方法，有利于揭示全面的天气信息.

针对已提出的奇异值分解域鲁棒水印算法往往将水印嵌入在奇异值矩阵的奇异值上，利用奇异值分解产生的两个正交矩阵提出一种基于方差的鲁棒零水印算法.将图像分割成互不重叠的子块，对每个子块进行奇异值分解，通过判断每个子块U矩阵第一列元素平方的方差与V矩阵第一列元素平方的方差之间的大小关系产生零水印序列.算法实质上没有对原始图像做任何修改，具有非常好的不可见性.算法进行抵抗重采样、平滑处理、加噪音和JPEG压缩攻击实验测试鲁棒性.实验结果表明该算法在以上攻击中表现出很强的鲁棒性.