为了设计出高分辨率空间相机的光学系统，研究了反射式光学系统中存在次镜对主镜的中心遮拦等问题。通过对共轴三反射光学系统结构参数和最终视场在像面上的分布情况的分析，提出了半视场、全视场和环形视场3种光学形式，设计了焦距为3000mm、F数为10的3种形式的共轴三反光学系统。设计结果表明：3种共轴三反光学系统在有效视场角内成像质量均接近衍射极限，可以满足高分辨率空间相机不同的使用要求，指出半视场共轴三反光学系统适合于线阵CCD推扫成像，全视场共轴三反光学系统可用于面阵CCD凝视成像，环形视场共轴三反光学系统可实现一台相机上全色和多光谱成像的要求。

鉴于CCD相机在强光照射时会产生光晕，CCD敏感面像素之间互相影响，进而导致成像模糊不清，提出一种克服光晕现象的像质增强算法。利用HTPS（高温聚硅）液晶具有可实时控制各像素光透过率的特性，使液晶和主CCD由光纤光锥进行像素一对一耦合。用Cyclone II芯片作为图像处理单元，测光CCD采集图像信息，控制液晶改善图像质量。实验结果表明，该系统能够精确控制HTPS液晶上每个像素的透过率，使CCD相机能在强光下正常成像，其灰度分辨能力提高了1倍，从而提高了图像的清晰度。

为使两轴周视光电探测系统在三自由度扰动和大像旋条件下搜索并跟踪水面目标，在虚拟天际线焦平面像五自由度解析表达式基础上，推导出焦平面坐标系铅直轴的方向向量和该坐标系下海天出射平面法向量夹角的余弦表达式。该式求反余弦后减π/2，得到焦平面铅直坐标轴的方向向量和海天出射平面法向量小于π/2的夹角，该夹角的0.5倍作为俯仰反射镜的净作动量，目的是克服非线性像旋使包含目标信息的虚拟海天线的像线通过焦平面中心。该算法与方位补偿算法联动能够使目标像点始终逼近焦平面原点。通过数学模型仿真和真实工况试验都验证了俯仰机构位置环海天线向量角补偿算法的合理性。

针对一般标量近似算法精度不高的问题，提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率。通过建立完整的闪耀光栅理论模型，对各分层电磁场进行傅里叶级数展开，采用散射矩阵方法求解各谐波系数，完成衍射效率计算。该方法已应用到红外光栅TE和TM 2种模式衍射效率的计算。分析了散射矩阵解决数值运算不稳定的原因，通过与标量近似计算方法进行比较，说明红外光栅衍射偏振特性。

使用Rsoft软件中的时域有限差分模块Fullwave分析二维介质波导和等离子波导耦合特性，利用软件仿真耦合结构并自动计算出光在介质波导和等离子波导中传输的耦合效率，进而测绘耦合效率随波导尺寸和光波长的变化曲线图，发现MDM导波结构的缝隙宽度和光通信质量密切相关，在确定尺寸下，传输损耗随传输距离成指数衰减。根据分析得到的耦合效率变化规律发现介质波导和等离子波导间距最佳点都应设为15nm，进而优化波导的几何结构参数后，可以将耦合效率提高到83%。

利用BP神经网络技术建立了电火花线切割加工工况参数与工艺目标间的预测模型。以脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流、间隙电压及工件厚度等工况参数为网络输入，加工效率和表面粗糙度等工艺目标为网络输出，通过用样本数据对网络的训练，实现了对工艺目标的预测。试验结果表明：所建预测模型能较好地反映线切割机床的工艺规律，实现对指定切割条件下加工效率和表面粗糙度的预测，最大预测误差小于10％。

介绍机器人水下焊接V形焊缝图像处理中基于模糊推理的阈值自动选取的算法，提出基于路径跟踪的强干扰的去除方法。制作9种不同形状的窗口模板，以列扫描方式求取这些窗口所覆盖的区域内最大的平均灰度值，同时获取取得最大灰度平均值时的垂直方向的位置，然后根据获取的最大平均灰度值以及相邻区域最大平均灰度值的改变量进行模糊推理,判断获得这些窗口所覆盖区域的阈值。最后跟踪取得最大灰度平均值时的所有位置，在最低位置以下以及最高位置以上检测经阈值处理后的白点，可以消除因水泡、较强弧光形成的干扰。

介绍了任意反射面速度干涉仪（VISAR）中马赫-曾德干涉仪必须满足的准零程差条件。根据白光光程差调试精度高但不易相干的特点，提出了先利用激光粗调，再利用白光调试来实现零程差精密调节的方案。详细分析了激光粗调马赫-曾德干涉仪的调试原理、调试精度以及光程差不确定性。针对光程差不确定性，提出了改进的激光粗调方案，将光程差调节精度由毫米量级提高到微米量级，大大减小了白光调试的盲区，使白光精调变得简易可行。干涉仪最终光程差调试精度为1.6μm。

从硬件和软件两方面对摄像机同步的原理和方法进行了研究，设计并实现了基于外触发和软件控制的多摄像机同步采集和处理系统。提出了通过编程控制将一种通用的数字输出模块作为同步触发信号发生器，并利用Visual C++平台开发了控制程序，能够通过触发信号的周期和波形来调整图像采集频率和摄像机触发电平。设计了软件同步策略,保证多台摄像机之间的图像同步曝光之后能够同步处理。经过验证，所设计的同步采集系统同步精度较高，同步误差小于10μs，具有设备简单、使用方便、成本低等优点，并且能够消除丢帧、错帧等现象，提供了一种通用的多摄像机同步解决方案。

针对经典稳定控制理论存在超调与快速性之间难以调和的矛盾，建立了稳定控制系统数学模型，采用自适应模糊实现控制的快速性，用PI保证系统的稳态精度，以误差为模糊控制的输入，设计一种实用的自适应模糊和PI复合控制系统，并在基于VxWorks实时操作系统的数字平台上得以实现。仿真和试验表明：设计的新型自适应模糊PI复合控制系统超调量为0，调节时间约8ms，带宽约29Hz。

提出一种在视频序列中从背景里分离出运动对象的方法。使用全局运动估计和补偿进行预处理后，对视频序列中相邻帧进行连续两次差分，利用自适应滤波滤除噪声，并进行形态学处理，差分交集技术消除覆盖、显露的背景及部分噪声,最后模板匹配和更新,不仅能够得到快速变化的对象,而且能够得到视频对象暂时停止运动的部分。实验结果表明，该方法能够自动从视频序列中较好地提取出运动对象，具有较强的鲁棒性。

针对飞机机载**设备特点和测试维修要求，在分析了自适应滤波器的结构、最优评估等特性基础上，根据现场可编程门阵列（FPGA）的设计过程，构建了基于最小均方误差（LMS）算法的横向自适应滤波器。仿真结果和使用表明：设计实现的自适应滤波器，在FPGA中开辟512kB的随机存储器（RAM）存储空间，能够实现权值系数向量的自动调节，且适应信号变化的特性，滤波后的信号测试误差不大于5%，且LMS算法在0.1ms内可收敛到最优，满足数据处理的实时性和机载**系统测试的要求。

为使光学相关器更好地应用于自动目标识别领域，保证在较高识别速度下，具备良好的识别效果，介绍了应用于自动目标识别领域的联合变换相关器和匹配滤波相关器。针对匹配滤波相关器实现过程中的两项关键技术，在滤波器编码技术上提出了构造等相关峰综合鉴别函数以解决畸变不变识别问题。在相关峰识别技术上，针对阈值法存在的不足，提出利用BP神经网络对相关平面相关峰进行识别，采用划分感兴趣区域的方法减少了输入层神经元数目，简化了神经网络结构。借助搭建的光学相关器系统验证了该方法可对相关信号和噪声进行有效分类，提高了光学相关器的识别效果。

针对尺度缩放和角度旋转变化目标相关识别率低的问题，在联合相关识别中加入傅里叶-梅林变换方法。采用傅里叶-梅林变换(FMT)中的对数极坐标变换、梅林变换、傅里叶变换具有的旋转、尺度、平移（RST）不变性，可以提高JTC图像识别的性能，实现畸变-不变图像的识别。利用联合变换相关器对角度旋转0°～40°、尺度变化0～20%的目标进行计算机仿真实验。实验结果表明：在JTC中采用FMT可以实现畸变-不变图像的识别。

研究用于飞行器等动态基座航向角校准的大范围、中高精度航向角度测量系统。系统采用2个面阵电荷耦合装置（CCD）检测反射光斑的相对位置，实时测定动态基座航向角，为避免基座晃动的影响，提出了角锥棱镜反射测量方法并设计了整套光路，所需元件少，结构简单，光路调谐简便，适合空中作业。根据预估参数搭建了实验系统，对面阵CCD传感器的检测信号进行阈值分割处理后，采用重心亚像素检测方法，定位精度达到0.4像元大小，航向角度测量不受基座晃动影响，测量精度优于1′，测量范围满足±10°，为应用于外场实验打下了基础。

介绍研制的太阳跟踪和傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术相结合的大气成分监测系统。该系统跟踪部分以ATmega128芯片为控制核心，结合光学、电子学、GPS模块、PSD位置传感器以及机械部分完成对太阳运行的实时跟踪，利用FTIR光谱仪和计算机处理得到的光谱数据用于大气成分的监测。通过实验验证，FTIR大气成分监测系统运行稳定、可靠，跟踪精度在0.3°以内。

监控系统中，观测视场被遮挡，会导致显示的图像中存在遮挡阴影，影响对图像的进一步分析和处理。针对该问题，提出了一种实时检测遮挡阴影的算法。该算法基于图像序列的帧间运动特性对图像进行分区处理；利用图像子区域的灰度均值进行帧间预测，用来判断图像序列中被遮挡图像帧和可能的遮挡阴影区域；利用空域滤波器剔除误检区域，确定阴影区域。该算法实时性好，易于工程实现。

对目前常用的多光谱多传感器融合光电系统光轴一致性的几种检测方法进行了分析、研究和比较，提出了一种实用新方法。该方法主要利用上转换板将红外波段的激光转换为CCD可探测到的可见光波段的红光并对光斑进行延时，使普通CCD能够很容易地探测到单、低频窄脉冲激光的光斑，在经进一步处理后，即可检测到发射出的激光光斑的形心、质心、尺寸等参数，以及激光光轴与光学观瞄装置光轴的平行性。

为了获得微光像增强器综合性能测试中光源输出不同光照度，对传统的光源结构以及存在的局限性进行了分析。根据综合性能测试中对光源照度的不同要求，借助积分球对光线的漫反射作用和微度计控制光栏改变光输入量的连续性，解决了光源输出光照度大范围连续调变功能的问题，对改进后的光源照度输出范围及均匀性进行了测量，得到该光源的出射光照度为2.5×10-5lx～680lx，出射光均匀度为2.3%，该方法适用于像增强器的各种性能参数测试。

从空间分辨能力、时间分辨能力和动态范围方面介绍了通道小型化发展的趋势，根据微通道板性能和结构的关系分析了这种小型化带来的微通道板变形、破裂、结构错位等生产难题和解决方法。分析表明：美国MCP的孔径发展依次是12μm，10μm，9μm，8μm，6μm和5μm，先进国家微通道板孔径已经能够做到4μm～5μm，夜视仪的分辨能力已超过100lp/mm；通道直径降至5μm、4μm甚至更低，通过改进材料成分和拉丝、排丝、压屏、酸溶工艺及设备可以实现5μm以下小通道微通道板的制造。

为避免闲置的光学仪器镜头受到微生物、雾气、油污的侵蚀，造成不必要的经济损失，以聚氯乙烯为主要原料，在设定温度搅拌条件下，加入抗氧剂、缓蚀剂和其他助剂，制备成新型可剥离防护膜。对膜的相关性能进行了分析，成膜稳定时间20min，平均拉伸强度已达4.52MPa，可以大面积揭剥。经环境试验证实能够达到防霉防盐雾的效果，进一步证明了该可剥离防护膜具有良好的性能。

针对口径Φ62mm双凸非球面透镜，进行了数控研磨和抛光技术研究。提出了规范性的加工工艺流程，实现了中小口径双非球面元件的高效、快速抛光。根据计算机控制光学表面成型技术，采用全口径抛光和小抛头修抛的两步抛光法，在抛光中对其面形误差进行多次反馈补偿，使被加工零件表面的面形精度逐步收敛。最终两面的面形精度均小于0.5μm，中心偏差小于0.01mm，满足了光学系统中对非球面元件的精度要求，并且在保证有较高面形精度和较好表面光洁度的同时，解决了双非球面中心偏差和中心厚度难以控制的加工技术难题。

介绍了一种对488nm蓝光和632.8nm红光均敏感的双色非水溶性光致聚合物制成的二重全息光栅。理论分析得出此光栅的分辨率＞5000line/mm，温度变化时中心波长的漂移几乎为零。实验仪器测得光栅的衍射效率最高达到90%以上，而且该光栅具有成本低和一次成型的优点，适合制作波分复用器。与单波长的二重光栅相比，它解决了由于光的相干性出现的串扰问题，串扰更小，所以在制作光栅时两束光不但可以选择角度入射也可以选择平行入射，同时具有良好的波长选择性和角度选择性。

光纤陀螺是一种速率陀螺，其适合用来对转台作低速测试。根据转台所用编码器的参数，分析了转台不同角速率下光纤陀螺所需的数据刷新率及陀螺零偏稳定性对测量结果的影响。用光纤陀螺测量了转台以1°/s角速率转动时的角速率波动，对陀螺输出数据作了功率谱分析，并与示波器直接测量的结果进行了对比，结果表明光纤陀螺的测量结果是正确的；应用光纤陀螺对转台以(0.05°/s，1°/s)范围内固定角速率转动时的角速率波动进行了测量，通过对测量结果的分析表明：光纤陀螺可以用于转台的测试，它能测量出转台低速转动时的角速率波动；最后给出了光纤陀螺对转台角速率测试的下限。

为了实现痕量气体在线测量与分析，设计了光纤环路光腔衰荡多组分气体浓度在线测量系统；基于非线性光腔衰荡技术，利用所设计的系统对气体浓度在线测量并进行了实验分析；得出了同种气体不同浓度时光的吸收程度随时间变化的规律和1ppb的分辨率。实验表明该方法对痕量气体的在线测量是有效的。

在研究掺Yb³⁺光纤激光器的实验中，发现伴生有可见区的荧光，用光谱仪测量发现该可见区荧光的波长分别为639.4nm,520.7nm,487nm和474.8nm，通过对比分析掺Yb3+光纤中杂质的能级结构，发现伴生的红、绿、蓝荧光由Yb3+与Pr3+合作产生，其荧光过程是由于Yb3+离子的能量转移给Pr3+，由Pr3+受激辐射产生的红、绿、蓝荧光。实验结果表明:掺Yb3+双包层光纤吸收泵浦光后产生的荧光是上转换的，这会导致光纤激光器激光能量转换效率的降低。

从材料选择和整流罩设计两方面，介绍了如何解决高速红外导引头整流罩问题。针对高速红外成像导引头使用环境的要求，分析了整流罩材料选择应考虑的因素。通过比较材料的透过率、硬度、抗弯强度和热膨胀等性能参数，得出尖晶石是较理想的高速导弹整流罩材料，其机械性能和光学性能良好，易于制备，并已取得成功应用；红外玻璃特别适合大尺寸和复杂形状制备。为了减小整流罩气动加热效应，分析了解决气动加热问题的途径，提出可通过镀金刚石膜、信号处理、共形设计等技术来减小影响，并简要介绍共形整流罩设计原理和制造。

针对高空红外场景模拟的需要，提出了模拟低温背景红外场景的新物理概念和半实物仿真实验装置。将锗单晶制作的初始透明的半导体屏放置于低温系统前端，通过控制其小于禁带宽度的局部辐射系数，在室温下（≥27℃）得到低温背景（≥－30℃）的红外场景。对液氮槽和半导体致冷器生成的冷背景的效果、辐射功率差随写入光功率的变化及低温背景和目标的温度对比度进行了实验测试。实验结果表明，液氮生成的冷背景可达－30℃，半导体致冷器为3℃；在一定范围内增大写入光的功率可以提高半导体屏的转换效率，写入光功率过高会造成辐射功率值的饱和；随着写入光功率的增加，温度对比度也大幅升高。

为了给高帧频红外成像导引头半实物仿真提供高帧频、宽光谱、大动态范围的红外场景，利用切变聚合物网络液晶（SPNLC）电光调制机理制作了反射式电寻址SPNLC空间光调制器。通过LabView编写控制程序，利用计算机并口数据寄存器和控制寄存器为译码放大电路提供写入信号，驱动SPNLC盒各像素，实现红外图像的显示。实验得到厚度为13μm的反射式电寻址红外SPNLC空间光调制器，当入射辐射的黑体温度为300℃，驱动电压为60V时，测得样机所显示的几幅长波红外图像(8μm～12μm) 的帧频为100Hz，输出最大温差大于15℃。

根据衍射光学元件具有大的负向色散特性，将衍射光学元件应用于红外双视场光学系统中，根据傅里叶光学分析衍射光学元件(DOE)的消色差，列表对比折射透镜与衍射光学透镜的特性，并给出变倍比为4∶1可用作非制冷红外热像仪的光学系统的具体设计实例。系统采用切入式变焦方式，在短焦时切入2片透镜实现宽视场，通过引入二元面和非球面提高了成像质量。设计结果表明：在空间频率11lp/mm处，短焦距40mm时，各个视场的MTF值均大于0.6；长焦距160mm时，各个视场的MTF值均大于0.7，宽视场和窄视场都具有较好的成像质量。

为研究部分相干光通过强湍流对系统误码率的影响，借助对激光在大气湍流场中的传输方程进行解析求解（忽略系统中其他噪声，仅考虑由大气湍流引起的系统误码率），得到不同湍流内尺度、传输激光波长和光源相干参数条件下，系统误码率和传输距离的关系。结果表明：在强湍流条件下，当发射天线数目达到一定时，随着传输距离的增加，系统误码率逐渐增大，但增大到一定程度后趋于饱和；光源相干参数越大，系统误码率越低；湍流内尺度越大，系统误码率越高；传输激光波长的变化对系统误码率无明显影响。

为获得羽烟对激光透过率的影响，用烟箱法对2种配方的缩比发动机羽烟在1.06μm、10.6μm激光波段的透过率进行测试。采用1.064μm激光调制发射、接收、数据采集系统对1.06μm激光波段烟雾透过率测试；用黑体、光谱辐射计、数据采集系统可测出2μm ～13μm 的光学透过率，从中提出10.6μm激光波段烟雾透过率，得到不同推进剂配方、不同烟雾浓度情况下10.6μm光波和1.06μm光波的烟雾透过率测试数据。烟箱1.8m烟道上的测试数据表明：配方2推进剂优于配方1推进剂，10.6μm光波的烟雾透过率96%～97%大于1.06μm光波的烟雾透过率92%～93%。

在对水中受激布里渊散射阈值的研究中，针对传统定义上的不足，提出一种新的定义和新的测量方法。测量了不同能量的光束在不同长度的水介质中传输，在宽线宽和窄线宽情况下水的衰减系数。通过水的衰减系数的变化来确定不同情况下受激布里渊散射的阈值。试验发现，水中的受激布里渊阈值在理想稳态和理想瞬态下是一个常数，只与泵浦激光和介质属性有关，和介质长度无关；在中间情况下，受激布里渊阈值是否与介质长度有关，还要根据具体情况来分析。

为了获得百瓦级激光二极管侧面泵浦绿光激光器，设计了双棒串接、双声光调Q的Z型谐振腔结构。依据光束传输矩阵，通过软件模拟并计算了激光晶体内基模半径随屈光度的变化以及倍频晶体附近腔内光场在子午面和弧矢面内的分布情况，筛选出理想的谐振腔参数。在总泵浦功率1080W，声光调Q重复频率为10kHz时，获得532nm绿光最大平均输出功率为174.1W，脉冲宽度为160ns，光-光转换效率为16.1%，光束质量因子M2x＝9.63，M2y＝9.78。实验结果表明，使用双棒串接、双声光调制Z型腔结构，可以获得百瓦级高功率高光束质量532nm绿光输出。

为了确定一种同步三通道激光告警光学系统的有效孔径并估算截获能量，建立了激光辐照远场传输模型，仿真研究了远场光斑半径、单通道入瞳半径和通道间相对能量差之间的数值关系。仿真结果表明：各通道之间最大相对能量差与远场光斑中心能量密度的大小无关，在激光远场光斑边沿处各通道之间的相对能量差最大；最大相对能量差限定时，远场光斑半径越大，允许的单通道入瞳半径也越大，但相应系统截获的脉冲能量或脉冲功率却相对减小；最大能量差限定为1%，远场光斑半径分别为2.5m,4.0m和7.5m时，允许的最大单通道入瞳半径分别为3mm, 5mm和10mm，相应系统截获的最大脉冲能量为1.14×10-5J,7.54×10-6J和2.68×10-6J，最大脉冲功率为1.63W, 1.08W和0.38W。

用工作波长632.8nm、功率为2.5mW的He-Ne激光器辐照铁棍山药，30min后，其芦头芽萌发受抑，山药茎含水量、可溶性总糖和可溶性蛋白含量分别从70.2039%下降到66.61544%、从72.21325mg·g-1下降到25.87888mg·g-1、从508.5394μg·g-1下降到258.4231μg·g-1，丙二醛（MDA）和超氧阴离子含量分别从0.62mmol·g-1变为8.033122mmol·g-1、从32.99713μg·g-1变为35.53642μg·g-1，贮藏前期的超氧化物歧化酶（SOD）活性从494.864U·g-1变为1105.85U·g-1，贮藏后期的SOD活性从1105.85U·g-1变为959.167U·g-1。