随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高，对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标，能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定，并辅以移站的方式，可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外，文中还尝试了三站系统的构建。实验证明，四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110 μm减小至28 μm，三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67 μm减小至21 μm，相较于单台跟踪仪提高了精度，相较于传统多边系统降低了测站数量和成本，能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。

点云滤波是机载激光雷达点云数据处理的一个关键步骤。针对目前已有算法存在的单一方法在特定地形的点云滤波效果较好，而对于复杂或混合地形滤波效果不理想的现状，提出了一种基于点云网格地面显著性的点云滤波方法。该方法在点云以虚拟网格组织的基础上，使用扫描线高程分割的方式，计算各网格单元的地面显著性指标，依据地面显著性值对网格内的点云进行地形类别划分，对不同类别的网格单元，使用不同的滤波处理手段。该方法与其他经典方法相比，避免了迭代加密过程，在起伏区域使用曲面而非平面来代替局部地形，在不显著增加计算量的情况下，对于复杂和混合地形具有更好的适应性，能够生成可靠性较高的地面点集合。

激光在液体中烧蚀靶材不仅能改变靶材表面形貌，还能在溶液中制备出微纳材料。作为一种“绿色”、低成本以及方便操作的材料制备方法受到许多学者的关注。利用Nd:YAG纳秒脉冲激光在水下烧蚀锗靶制备微米级和亚微米级锗颗粒。通过紫外-可见吸收光谱、X射线衍射谱（XRD）和扫描电子显微镜（SEM），研究了锗颗粒产物的特性。接着，具体研究了锗靶在激光烧蚀后的凹坑形貌和烧蚀质量。发现烧蚀质量随着激光脉冲次数的增加而增加，但增加的比例却在下降，即烧蚀效率在降低。最后，分析了烧蚀效率降低的原因，为提高液相激光烧蚀法制备材料的效率提供理论参考和可行方案。

气溶胶辐射强迫效应主要通过气溶胶与辐射相互作用(aerosol-radiation interaction, ARI)和气溶胶与云相互作用(aerosol-cloud interaction, ACI)两种途径来影响地球辐射收支平衡，联合国气候变化政府间专家委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在第五次报告指出，气溶胶与云的相互作用是最主要的不确定性辐射强迫因子之一。在云–气溶胶全球探测领域中，星载云–气溶胶遥感雷达的探测能力与发展方向对研究者们研究全球云–气溶胶分布特点越来越重要。首先对星载云–气溶胶遥感雷达技术的应用现状进行了分析，并针对典型星载云–气溶胶激光雷达（激光雷达空间技术实验LITE、正交偏振云–气溶胶激光雷达CALIPSO、云–气溶胶传输系统CATS、大气激光雷达ATLID）的探测任务、光机系统参数、结构及材料等技术特点进行了详细的分析研究；其次从工作机制、光机系统结构、应用材料和探测能力等方面对各星载云–气溶胶激光雷达系统特点进行了对比，提出星载云–气溶胶激光雷达光机系统结构设计特点与方法；最后分析了当前星载云–气溶胶激光雷达系统技术特点及发展方向，为我国发展星载云–气溶胶激光雷达提供技术方向及发展建议。

在激光三维成像雷达中，双光楔扫描是一种常用的扫描方式，具有能耗小、精度高、抗震性好等优点，并可有效减小系统的体积。但其扫描轨迹复杂，扫描点存在较大的冗余。首先基于一级近似公式研究了扫描轨迹的规律，随后分析了扫描轨迹间距和扫描点间距的变化特征，最终确定了全视场覆盖时的双光楔扫描参数，并由轨迹分布特征给出了降低冗余的方案。结果表明，全视场覆盖时，反向旋转和同向旋转具有相同的最小冗余2π，除旋转方向外，其他扫描参数完全相同。有效扫描视场和分辨率一定时，特定转速对下，部分覆盖的反向旋转可减小1/4的冗余；半周期的同向旋转可减小1/2的冗余。冗余降低的同时提升了成像的帧频。

针对目前激光雷达三维距离像分辨率低的问题，使用成本低且有效的图像处理方法获得高分辨三维距离像。首先，利用多传感器系统的特点，将低分辨率Gm-APD激光雷达与高分辨率ICCD激光雷达相结合，获得配准后的低分辨距离像和高分辨强度像，然后，提出了一种改进的图像引导算法实现低分辨图像超分辨重构。该方法使用马尔科夫随机场模型，定义了全局能量函数，该函数将距离保真项和正则化项相结合，通过求解优化模型获得高分辨三维距离像。通过对仿真图像和激光雷达距离像的超分辨重构处理，以主观视觉效果和图像质量客观评价指标来验证此方法。实验结果表明，该方法提高了距离像的分辨率，且很好地保护了图像的边缘结构，在无参考图像质量评价指标上较双三次插值、引导滤波和TGV取得更优值。

为了减轻或消除人工植入体的“应力屏蔽”效应，提高生物相容性，需要对选区激光熔化（SLM）技术成型多孔结构进行力学性能研究。通过制备316L不锈钢体心立方(BCC)、正十二面体（RD)两种多孔结构，分别进行成型件纵向压缩试验，建立了Gibson-Ashby模型，预测了多孔结构弹性模量值。采用分形插值法，分析了孔隙率、平均孔径、比表面积对多孔结构弹性模量和抗压强度的影响程度。分析试验表明，316L不锈钢多孔结构样件在孔隙率为55.13%～94.74%，平均孔径为1.90～4.22 mm，比表面积0.54～4.33时，其弹性模量为0.375 ～1.716 GPa，抗压强度为43.19~160.31 MPa。对比人骨弹性模量0.9 ～1.7 GPa，满足植入体要求。孔隙率、平均孔径、比表面积对正十二面体多孔结构的弹性模量和抗压强度的幅值变化影响较小，对体心立方多孔结构影响较大。正十二面体多孔结构抗压强度为111.75～160.31 MPa，体心立方多孔结构的抗压强度为43.19～158.03 MPa，正十二面体多孔结构的力学性能比体心立方结构性能更好，为选区激光熔化技术制备316L不锈钢多孔结构的人工植入体研究提供依据。

基于大面阵InGaAs基线性背照工作模式APD光敏芯片，采用SMIC 0.35 μm 3.3 V CMOS工艺实现了一款单片集成面阵激光雷达读出电路。电路芯片与APD光敏芯片的每个像元通过In柱互连，实现电流脉冲的有效传输与接收。仿真和测试表明，基于可调节共源共栅输入级和自偏置共源放大级的像元级前置放大器实现了等效5 μA@2.5 ns脉宽的电流检测灵敏度；在片上125 MHz主时钟下，基于计数型和压控延迟型的二段式像元级TDC，通过多相位时钟插值技术实现了1 ns的高精度时间分辨率；采用分时供电的工作模式，32×32面阵读出电路芯片功耗节省了65%。

针对芯片式光谱仪的光束耦合与对准监测难的问题，提出了一种集成光学系统，避免光纤与芯片式光谱仪接收端接触产生磨损；有效解决光纤遮挡导致无法监测耦合效果的问题。光学系统由耦合前部分系统、监测后部分系统和复合共用系统三部分组成，复合共用系统需同时配合耦合前部分系统与监测后部分系统分别完成光束耦合与对准监测的功能。采用多重组合方式对整体系统进行设计，针对6 μm入射光纤与20 μm×20 μm的芯片式光谱仪接收端，在（1 550±50） nm的工作谱段对光纤光束与芯片式光谱仪接收端耦合系统与监测系统进行了设计，并通过LightTools软件对耦合系统进行能量分析，计算耦合效率为0.733。整体系统结构简单且无需手动调节，可同时进行光束耦合与对准监测，为芯片式光谱仪的耦合及监测提供了一种新方法。

利用脉冲激光验证高速脉宽调制控制器（Pulse Width Modulator，PWM）单粒子瞬态效应的敏感性和防护设计。试验中，通过改变脉冲激光能量，逐步扫描PWM控制器电路，确定了诱发单粒子瞬态效应的激光能量阈值和敏感区域。通过改变PWM控制器软启动配置电路设计，验证了防护电路设计的合理性，为卫星电源子系统的单粒子瞬态效应防护设计提供技术参考。

建立了对运动物体在大气层内运动引发的大气扰流进行可视化光学监测的方法，包括大气扰流光传输方法、大气扰流光偏折监测方法，以及高精度扰动检出方法三个部分。首先，在分析大气扰流引发光线偏折机理的基础上，研究了大气扰流区光线折射率、折射率梯度和光线偏折传输的计算方法；其次，基于背景纹影成像原理的监测系统各参数对监测效能影响的分析方法；最后，利用“整像素搜索+亚像素定位”的高精度扰动检出方法，分别建立了这三种方法的数学模型并开展了仿真分析。结果表明：该方法为可视化监测航天飞行器返回大气层着陆减速、降落伞动力展开、客机超音速飞行等过程中与大气的相互作用，提供了一种重要的方法与途径，监测结果可为优化气动外形提供数据支撑。

超导纳米线单光子探测器是一种新型的单光子探测器，灵敏度高、暗计数低且可工作于恒流模式，对1064 nm波长激光具有较高的探测效率。将该探测器应用于夜间卫星和空间碎片激光测距试验，获得了较好的观测结果。为了使超导探测器的优点在空间目标激光测距中得到充分的应用，通过卫星白天激光测距观测试验以及对白天天空背景光实际响应输出测量等方法，研究分析了超导探测器应用于白天激光测距的可行性。在日落前测到了约20 000 km距离的导航卫星glonass134以及低轨卫星hy2a；实际白天天空背景光测量时，单光子超导探测器最高计数输出可达到约2 MHz。结果表明，使用超导单光子探测器作为回波探测器可实现高性能和高效率的白天激光测距系统。

提出了一种基于液晶微透镜阵列的双模成像相机。该相机通过打开或者关闭加载在液晶微透镜阵列上的低频电压信号可以快捷地在传统平面成像模式和光场成像模式之间进行切换。液晶微透镜阵列通过常规紫外光刻和湿法刻蚀技术制作而成。通过将液晶微透镜阵列和感光传感器阵列以及主镜头耦合到一起，构造了一个双模成像相机的原型。通过该双模成像相机开展了相关实验，获取了同一目标物的光场图像和平面图像，并对孔径设计和两种工作模式下的景深进行了分析，给出了光场成像模式下目标物三维信息的计算方法，通过将三维光场数据和对应二维平面数据的信息进行融合获得了高分辨率三维图像。

激光回馈共聚焦层析成像技术因其极高的灵敏度和纵向分辨力而被应用于高分辨率的表面形貌测量、MEMS器件的内部成像，并可对生物组织内部金属异物进行定位，然而至今未曾有过对于生物组织细胞级别成像的报道。设计并搭建了基于激光回馈共聚焦层析成像技术的三维成像系统，对活体生物组织进行了探测和图像重建，能够清晰地观测到细胞的结构信息，证明了激光回馈共聚焦层析成像技术在生物组织成像领域的应用价值和发展潜力。三维成像系统可获得突破衍射极限1.4倍的横向分辨力，在使用 $NA = 0.42$的显微物镜时，横向分辨力约为1.1 μm，纵向分辨力约为19.4 μm，用于表面形貌测量时纵向分辨力优于500 nm。同时，设计了基于LabVIEW软件三维定位与扫描采集模块和基于Matlab软件的三维图像重建模块，可对待测区域进行精确定位，进而获得待测区域三维层析图像，具有相当的实际应用价值。

基于二维材料的非线性光开关是调Q光纤激光器的核心器件，二维材料光开关的浓度会直接影响其非线性光学吸收特性，从而改变脉冲的时域特性。因此，针对二维材料浓度对调Q光脉冲的影响进行了研究，并通过实验制作了基于不同浓度Ti: Bi₂Te₃可饱和吸收光开关，分析了Ti: Bi₂Te₃浓度对非线性光学吸收特性的影响，获得了调Q光脉冲的调制深度、脉冲宽度、重复频率和单脉冲能量随不同浓度Bi₂Te₃的变化关系。最终，针对谐振腔参数对Ti:Bi₂Te₃浓度进行优化，在泵浦功率为71 mW时，获得了中心波长为1 560 nm、脉冲宽度为8 μs，重复频率为14.2 kHz、平均输出功率2.15 mW、对应单脉冲能量为151.4 nJ的脉冲输出。

随着波前测量技术的发展，具有多光谱通道的大口径波前测量系统成为波前测量领域的研究热点。设计了一种大口径多光谱通道波前测量系统，主要由前置RC缩束系统、调光组件、分光组件和波前传感器等组成，有效口径为450 mm，工作波段为0.5～0.8 μm、0.9～1.7 μm和3～5 μm。给出了光学系统的设计参数，描述了系统中光学元件的参数选择，运用Zemax软件完成了光学系统的建模和仿真。进行了机械系统的方案设计，并完成了系统的光机热集成分析。测试了大口径多光谱通道波前测量系统的各项参数，结果表明该波前测量系统的有效口径大于450 mm，在?10～50 ℃工作环境下，对可见光、近红外、中红外波段的波前均可实现高精度实时稳定测量，系统的波前测量稳定性优于0.05λ（RMS，λ=532 nm）。

阵列探测技术对回波信号及其微弱的空间碎片激光测距系统具有重要意义，可提高探测成功概率。针对这一崭新的激光测距技术，文中研究了基于阵列探测技术的激光测距数据预处理方法。在常规卫星激光测距数据预处理方法基础上，针对阵列超导探测器特点，结合地靶测量方法和多高斯拟合及互相关分析方法，实现了多通道激光测距数据的通道间的时间偏差修正；利用泊松统计分析、循环拟合滤波等方法，实现了多通道激光测距数据的自动识别、数据拟合等。目前该方法已经成功应用于中国科学院云南天文台4×4阵列激光测距试验平台试验中，并获得良好的效果。

为了校正角锥棱镜阵列中子孔径的piston误差，设计了一种多单元一维相位精密调整机构，提出了一种基于相干合成原理的角锥棱镜阵列piston误差检测、调整方法。首先，设计了一种机械装置使单个角锥棱镜能够进行一维相位调整；其次，利用远场成像原理，分析了角锥阵列piston误差对远场衍射成像的影响；最后，基于远场光斑的不同，提出了一种角锥阵列piston误差的检测、调整方法。实验结果表明：角锥阵列相位精密调整机构能够达到0.1 μm级的调整精度，通过观测角锥棱镜阵列反射光束远场衍射图像，调整角锥棱镜单元相对位置，将反射光束PIB提升至0.49，远场图像接近仿真结果，基本实现了角锥棱镜阵列子孔径的piston误差的校正，提升了角锥棱镜阵列使用效率，扩展了角锥棱镜阵列使用场景。

针对当前国产光离子气体传感器因精度较小、成本较高而一直无法广泛应用的技术难点问题，提出了一种通过改进结构将射频紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块分离的方法。基于光离子化和抗电磁干扰的机理，深入探讨了传感机制和减弱噪声的方法，设计研制电源模块、紫外灯驱动模块和微弱电流检测模块等解调电路模块。设计特殊的外壳结构，使之在屏蔽外界干扰的同时，也降低了高压交流电给微弱电流检测模块带来的噪声干扰，进而提高了传感器的测试精度。构建了整体传感器的测试与标定系统。理论与实验结果表明：该传感器线性度良好，重复性为1.8%，在室温下工作稳定，可以应用到环境测量中。同时，所设计的传感器因其体积小、灵敏度高和响应快等优点，为其使用的便捷性和测量的实时性提供了可靠的解决方案。

读出电路对红外焦平面阵列成像系统的非均匀性有重要影响，采用动态非线性系统函数的泰勒级数建立功能电路单元的通用非均匀性模型，按照模拟型读出电路的一般结构建立读出电路的非均匀性模型，利用高斯噪声和柏林噪声模拟读出电路参数的空间随机分布，采用三维噪声的空间分量量化评估非均匀性，采用等长的矩阵模型简化阵列信号串行读出的时空转换过程，分析了噪声模型、多通道缓冲和响应非线性的非均匀特性，并指导某320×256阵列读出电路进行了非均匀特性仿真和优化。该方法能够对读出电路的非均匀性进行系统级仿真评估，并为其工程优化提供指导。

先进的图像盲复原方法主要体现在模糊核估计的准确性和快速性两方面。针对目前图像复原方法存在信息冗余和有效信息利用不足所引起的模糊核估计耗时长和不精确等问题，我们提出了加权 $ {L}_{1} $范数测度的模糊核区域估计及空可变复原方法。首先提取退化图像的多尺度形态学梯度，抑制噪声对图像有用信息的干扰；然后定义利于模糊核估计的梯度加权 $ {L}_{1} $范数测度，解决小结构区域和细纹理区域导致的模糊核求解不精确问题，提取利于模糊核估计的区域；最后利用区域模糊核的相似性区分图像退化的空不变性和空变性，分别采用空不变和空变复原方法对退化图像进行复原。在反卷积阶段，采用FFTW进行傅里叶变换计算，较大地提升了复原速度。大量实验结果表明，提出的算法仅用单帧图像就能够快速有效地复原图像。

针对传统显微镜在低照度环境时成像对比度低、识别难度大等问题，提出结合分焦平面偏振成像技术，设计了一款含三个移动组的五组元连续变焦偏振视频显微物镜。该物镜工作在可见光波段，变倍范围为1×?6.5×，物方线视场1.70 ~11.1 mm，全长220 mm，工作距离为22 mm，后截距为14 mm，后接偏振探测器获得目标的偏振信息。经仿真分析，该系统在变焦范围内像面稳定，在各个变焦状态下成像质量接近衍射极限。该系统不仅可以在显示屏上获得目标的不同放大倍率的像，缓解视疲劳，还可以获得目标的偏振信息，提高目标的识别概率、观察效率和低照度情况下的成像效果。

近年来，自由曲面在高性能离轴反射成像系统中应用越来越广泛。文中基于矢量像差理论和遗传算法求解初始结构，采用视场离轴和孔径离轴相结合的方式，利用XY多项式描述的自由曲面增大自由度校正离轴像差，设计了一个大视场大相对孔径的制冷型离轴反射光学系统。系统工作波段为长波红外8~12 μm，焦距400 mm，F数为2，视场角为 $ 8^{\circ} \times 5^{\circ} $,平均RMS波像差为0.037 054λ（λ=9 μm）。探测器冷光阑和光学系统出瞳相匹配，实现100%冷光阑效率，系统能量集中度较高，成像质量良好。

提出了一种三次成像红外两档变焦面阵扫描光学系统，在传统红外二次成像光学的基础上，增加了两档变焦的前置望远系统，通过变焦组单一组元沿光轴方向移动，来实现两档焦距切换。变焦组沿光轴方向的微调，可实现不同工作温度的补偿与不同物距的清晰成像。在中间平行光路中，引入振镜，通过振镜以特定频率进行相应角度范围的往返扫描，来补偿由于扫描平台转动带来的曝光时间内的物面的移动，保持系统在旋转扫描时成像清晰与稳定，没有拖影。系统结构紧凑，可实用于两档变焦搜索与跟踪一体的红外系统中。

为研究湍流脉动对高温燃气圆射流红外辐射强度的影响，利用大涡模拟方法计算了高温圆射流流场的温度和组分浓度等的瞬时值和平均值，在此基础上分别采用平均温度?辐射法和瞬时温度?辐射法计算了射流场的红外辐射特性。计算结果表明：瞬时温度?辐射法计算的平均光谱辐射强度、平均积分辐射强度和平均辐射亮度均高于平均温度?辐射法计算的结果；湍流脉动越大，掺混区越厚，两种方法的计算结果之间的差值以及射流场红外辐射的脉动幅值均越大，其中射流高温核心区尾缘附近是受湍流影响最强的区域；两种方法计算的平均红外辐射亮度之间的差值沿着径向逐渐降低。对于Re=86 000，环境温度与进口温度之比为0.35的圆射流，在90°探测方向上，瞬时温度?辐射法计算的总的平均积分辐射强度比平均温度?辐射法的计算结果高23.6%左右。

为提升单目结构光测量系统的测量精度和效率，对结构光三维重建中最重要步骤相位展开算法进行了改进，提出一种多鸽巢自适应排序的相位展开算法，其有效地抑制了相位展开过程中的误差传递，并能显著提升计算效率。首先，根据像素的二阶差分定义像素的不可信函数，并将相邻像素组合成为像素组；然后，自适应构建具有不同不可信值范围的鸽巢使其满足误差传递要求，并依次将像素组放入对应参数的鸽巢中；最后，根据鸽巢的不可信值从小到大依次进行相位展开。在单目结构光系统中开展验证实验，实验结果显示：提出的相位展开算法相较原算法提速38.37%，且在点云求解精度上有较大提升，有效优化了测量系统相关性能。

系外行星的直接成像是当今国际天文学研究的热点，而对潜在的系外行星候选体进行大面积普查将是未来十年天文学的迫切需要。国际上中小型2 m级望远镜上部署的ROBO-AO瑞利激光信标自适应光学系统（AO），可以灵敏而快速地删察系外行星候选体。但瑞利信标高度引起的聚焦非等晕效应是限制其行星探测能力的重要因素。基于1.8 m望远镜61单元钠信标自适应光学系统优化构建系外行星高对比度成像系统，它将在近红外波长范围内提供系外行星的高对比度成像。通过对钠信标AO高对比度成像过程的仿真，发现在理论上，钠信标AO系统的系外行星高对比度成像性能优于ROBO-AO，即在2 h曝光时间内，可以实现与母恒星光通量比为4×10^?7的行星的直接成像，而相同环境下，ROBO-AO系外行星直接成像能力为1×10^?6，其中行星与恒星的角间距为1''''。

空间红外相机为提高成像质量，采用脉冲管制冷机对大面阵红外探测器进行制冷和杜瓦封装，形成杜瓦组件，使探测器工作在深低温环境下。冷指与热端之间仅靠脉冲管的薄壁结构连接，径向支撑刚度偏低，无法承受卫星发射阶段的振动，需对冷指增加支撑结构；但为提高制冷效率，又需要尽量增大连接探测器的冷指与制冷机热端之间的结构热阻，以减少结构间漏热。传统的方案是在冷指与热端之间增加金属支撑柱，但该结构会带来附加的漏热，且因为连接刚度较大，会由于装配及加工误差在脉冲管焊缝处产生较大的结构应力，影响组件性能。提出一种基于玻璃纤维束的冷指支撑结构，利用玻璃纤维束的高抗拉刚度及低抗弯刚度提高冷指径向支撑刚度的同时减小其在轴向上的结构应力；同时，玻璃纤维束的超低导热系数和小截面面积可以极大的提高结构热阻，显著减小附加漏热。与传统方案相比，玻璃纤维束支撑加强结构在提高冷指支撑刚度同时，将冷指与热端之间的结构热阻增大为原来的3 730倍，解决了冷指支撑加强结构既要求抗振性能好、又要求漏热小的难题，可适用于各种类型的大面阵红外探测器的杜瓦冷指支撑结构。

惯性约束聚变实验对数据测量精度有着很高的要求，诊断设备需要向绝对测量的方向发展，对标定提出了很高的要求。北京同步辐射装置（BSRF）提供了良好的标定光源，其光源特性，如高次谐波份额的数值研究，对标定工作和ICF精密诊断十分重要。通过测量BSRF上4B7B光束线的软X射线源上带有或不带有滤片的标准探测器的电流，研究了不同滤片对单色X射线的透射率曲线，并建立了拟合的理论透射率曲线。根据数据分析，计算出单色光源中二次谐波的比例。实验结果显示，二次谐波在软X射线能段主要集中在180~300 eV以及450~800 eV，所占份额大部分在15%以下，最大可达到25%左右。利用测量的高次谐波份额，开展了对平响应滤片透过率以及X射线二极管灵敏度的修正工作，修正后的结果和理论相符，极大地提高了诊断设备精密诊断能力。完整的理论模型和实验相互验证，说明基于滤片的高次谐波份额测量技术目前已经成熟并且具有广阔的应用前景。

为了与现有光纤通信网络兼容，研究了一种基于单纤单向传输的光纤时延波动测量方法。基于色散温变效应和Sellmeier等式，建立了利用温度的准确测量和双波长光信号传输时延差波动反推单向时延波动的比例模型。令模型中的比例系数是单波长时延波动和双波长时延差波动的比，仿真研究了温度和波长差对比例系数的影响。搭建了75 km光纤单向时延波动测量实验平台，实验结果表明：实测比例系数?258.4接近于理论比例系数?277.3，对应单向传输时延波动误差为660 ps，实验结果验证了模型的正确性和基于单向传输的光纤时延波动测量的可能性。

大量废弃的空间目标在失控状态下，由于残余角动量以及光压等摄动影响会处于翻滚状态，对其直接捕获之前进行消旋控制是较为安全的方式。介绍了国内外典型空间目标的消旋操控技术，提出了空间目标激光小光斑近距离辐照操控消旋的概念，分析了激光消旋操控的主要特点，并基于脉冲激光烧蚀冲量耦合效应，完成了典型柱状空间目标天基激光消旋操控应用分析。分析结果表明：激光操控方式可精确控制空间目标的运动姿态，有效降低翻滚空间目标的旋转角速度，所提出的天基激光操控方式可为翻滚空间目标消旋控制提供一种新的解决方法。

依据穆勒椭偏测量方法中偏振光的传输方式，提出了一种椭偏系统中光学元件参数的定标方法。通过建立出射光强关于起偏器和检偏器透光轴方位角、旋转补偿器方位角和相位延迟的非线性最小二乘模型，用列文伯格?马夸尔特（Levenberg-Marquardt，LM）算法对初始参数进行迭代。求解出光学元件参数的精确值，从而实现对元件的定标。通过仿真实验，利用已知穆勒（Mueller）矩阵且标定值为(24.90±0.30) nm的SiO₂/Si标准样片，基于LM算法迭代计算光强值的残差平方和。实验可得当迭代次数为50次时，残差平方和收敛到最小值0.24；与传统多点标定法进行对比试验，验证了基于LM算法求解光学参数的可行性；用标定值为(91.21±0.36) nm的SiO₂/Si标准样片进行验证，得到膜厚的计算值为91.53 nm，相对误差为0.35%。结果表明：在穆勒椭偏系统参数标定中，LM算法具有收敛速度快，计算精度高等优点。

为实现风力发电机迎风信息的精确测量，采用连续波相干探测技术，设计了针对风力发电机偏航控制需求的激光测风系统。该系统的扫描装置中由直驱电机带动15°顶角楔形镜旋转实现激光对大气的圆锥扫描，设置扫描一圈用时为15 s，每圈采样点数为30个，利用正弦拟合方法反演风力发电机前方的风场信息。将激光测风系统安装在深圳市气象观测梯度塔下，与塔上超声波风速仪进行了对比测风试验。经过数据分析，水平风速相关系数达0.98，标准差为0.22 m/s，风向相关系数达0.97，标准差为3.04°，表明所设计的激光测风系统性能优良，工作稳定可靠，能够为风力发电机提供精确风场参数，提高风能的利用效率。

金属?半导体?金属光电探测器(MSM-PDs)本身固有的高速、高响应率、易集成等特性使其在光纤通信、传感、制导等多个领域受到广泛关注。文中围绕金属?无机半导体?金属光电探测器展开综述。首先介绍了MSM-PDs的基本结构，包含共面和垂直两种类型。紧接着，介绍了MSM-PDs具体的工作原理，除了常见的光电导型及肖特基型工作原理，还介绍了以金属作为吸光层的热载流子光电探测器的工作原理。随后，详细介绍了以GaAs、InGaAs、Si/Ge等无机材料作为半导体层的MSM-PDs在过去所取得的研究进展。此外，还介绍了利用金属微纳结构拓展较宽带隙半导体材料MSM-PDs在红外波段响应特性的研究进展。最后，总结全文并对MSM-PDs未来的发展做出了展望。

人眼视网膜因具有变分辨成像及冗余数据压缩的优势为成像方法与应用开辟了新途径。基于人眼视网膜成像机理，有效解决了大视场、高分辨、实时性难以兼顾的问题。随着半导体制造工艺与计算机处理能力的迅猛发展，仿人眼视网膜成像系统已广泛应用于视觉导航、识别与跟踪、生物医疗等领域, 目前，正朝着小型化、高效化、智能化方向发展。对比分析了仿人眼视网膜成像实现方法的优缺点，以现有实例化应用分析了仿人眼视网膜成像技术的发展现状并提出挑战与机遇，为进一步研究仿人眼视网膜成像提供参考与借鉴。