利用角谱法和稳相法，推导出了异常空心涡旋光束的TE波和TM波在远场传输和能流密度解析表达式，研究了异常空心涡旋光束在远场中的相位奇点和能流密度分布。结果表明，在一定条件下，光场中会出现椭圆（或圆）刃型位错、直刃型位错和光涡旋；当涡旋离轴量或束腰宽度改变时，相位奇点会发生变化。能流密度的黑核位置、对称性和是否形成椭圆暗环受涡旋离轴量的影响。

准贝塞尔光束具有能够远距离传输且保持光束宽度不变的特性，可以提供较大的光束纵横比，非常适合材料的激光微加工。研究了由理想轴棱锥和实际轴棱锥产生的准贝塞尔光束的传输特性。研究发现实际轴棱锥形成的准贝塞尔光束因干涉导致其轴上能量密度呈现强烈振荡的现象。重点分析了准贝塞尔光束在激光微加工中潜在的应用，通过推导获得的解析表达式可以用来预测激光加工所需的各项参数，包括激光脉冲能量、能量密度分布、消融宽度和光束纵横比等。

利用铥钬共掺光纤作为可饱和吸收体，实现了对环形腔掺铒光纤激光器的调Q和锁模。调Q实验中，在1567.8 nm处，随着抽运功率的增加，获得了从千赫兹到几十千赫兹的重复频率可调谐调Q输出，脉冲宽度在数微秒量级。锁模实验中，在1535.2 nm处，通过调节偏振控制器，获得了调Q锁模输出；进一步提高抽运功率，并调节偏振控制器，获得了腔基频锁模输出和二阶有理数谐波锁模输出，重复频率在几十兆赫兹量级，脉冲宽度减小到几十纳秒量级。实验证明了铥钬共掺光纤优异的可饱和吸收特性，及其在掺饵光纤激光器全光纤被动调Q和锁模中的应用潜力。

用解析法研究了非局域非线性介质构成的平板波导中正交偏振、中心重合的双高斯光束的传输规律，得到了两光束各参量的演化方程和两个临界功率，其大小与耦合系数m和非局域程度有关。在无双折射的情形下，当两光束初始束宽相等时，临界功率也相等。当光束初始功率等于临界功率时，得到了两个正交偏振的高斯型线偏振空间孤子，其与介质的非局域程度无关。对于强非局域情形，在无双折射条件下，得到了光束各参量的演化解析表达式。当总功率等于临界功率，而两光束功率不相等时，得到了两个正交偏振的高斯型呼吸子，功率大的光束束宽作周期压缩振荡，功率小的光束束宽作周期展宽振荡。

提出一种结构简单有效的多波长窄线宽掺铒光纤激光器，该结构激光器以阵列波导光栅作为梳状滤波器，以光环形器作为全反射腔镜，解决了传统线型腔掺铒光纤激光器中的模式竞争以及两个布拉格波长对准的问题。基于此结构，设计并制作出了一个双波长窄线宽掺铒光纤激光器。实验表明：该激光器在室温下可实现1554.872 nm和1555.671 nm处双波长输出，平均输出光功率分别为-9.7 dBm 和-9.6 dBm，光谱半峰全宽(FWHM)小于0.010 nm，边模抑制比大于50 dB，具有良好的波长稳定性和功率稳定性。该方案为多波长光纤激光器的制作提供了一个良好的选择。

采用一台输出波长为1064 nm的NdYAG调Q激光器，以不同辐照方式对光学元件表面污染物引起的损伤开展了系统的实验研究。在确定了K9 玻璃和熔石英元件基板零几率损伤阈值的基础上，针对金属粒子污染物和有机污染物分别进行了元件损伤特性实验研究，分析了表面污染物造成元件损伤阈值下降的诱导机理。

针对原子谱线灯谱线能量弱且无法实现波长量值溯源的难题，介绍了一种266 nm标准波长源的研制技术，以1064 nm单块固体环形激光器作为基频光，经过两次二倍频分别得到532、266 nm激光。采用调制转移光谱技术，将532 nm激光波长稳定在碘分子127I2 R(56)32-0的a10超精细谱线上；采用外部环形倍频技术，将稳频的532 nm激光倍频到266 nm。将532 nm波长溯源至中国计量院的飞秒光梳波长标准装置，间接实现266 nm激光波长的量值溯源。实验结果表明，标准波长源频率稳定性的阿伦方差优于1×10-10，采用标准波长源校准后的紫外光谱仪具有较好的波长测试准确度。

为提高半导体激光抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)的输出功率, 用三能级速率方程理论对端面抽运半导体激光抽运碱金属铷激光器的输出特性进行了模拟，得到了抽运功率、抽运光带宽、介质温度、长度等参数对激光器输出功率的影响，模拟结果与已有文献的出光实验结果相符，在此基础上提出了抽运光参数确定的条件下，以提高激光输出功率及光光转换效率为目标的DPAL增益池的优化设计参数。

“天光”装置是我国目前最大的一台高功率氟化氪准分子激光装置，装置主要包括前端激光器、一级放电抽运激光放大器、两级电子束抽运激光放大器、平滑化光学角多路及打靶平台诊断等系统，装置输出激光波长为248 nm，脉宽为23 ns，输出能力为6束百焦耳量级。主要介绍了一种将装置现有的6束23 ns光学角多路系统升级到12束10 ns光学角多路系统的方法和技术。包括前端10 ns短脉冲激光的产生，偏振分光原理，紫外偏振激光的传输与控制及6路12束光学角多路系统的设计方案等。

为了研究激光增材制造(LAM)中不同工艺参数对残余应力的影响情况，针对TA15钛合金材料，在专用激光增材制造系统中制造出10个不同工艺参数的测试样件，样件截面均为24 mm×40 mm矩形。利用压痕应力测量方法分别对样件进行残余应力测量，研究了激光比能量、激光能量密度以及粉流密度等工艺参数对激光增材制造样件残余应力的影响情况，给出了曲线图。结果表明，激光增材制造样件中的残余应力明显小于材料屈服强度的拉应力，残余应力数值变化与激光比能量和激光能量密度成正相关，而与粉流密度成负相关。

针对锈层疏松多孔结构的特点，采用脉冲CO2激光器湿洗清除钢铁表面的锈蚀。通过预喷涂液膜，使液体渗透到锈层内部以改善锈层的热传导和提高材料的平均比热，同时液体自身的受热爆发性气化也会起到破碎锈层的作用，有效提高激光清洗的效率。但是，液体如果有残余会加剧铁的电化学腐蚀，因此必须及时地把残余的液膜去除。使用第二束声光调Q NdYAG激光加热铁基底表面，通过控制激光脉冲个数调控表面的温度，在表面残余的液膜得到有效去除之后，继续加热铁基底表面，以加快铁基底表面的氧化过程，生成致密的氧化铁薄膜，实现均匀钝化，可有效提高清洗后铁质材料的抗腐蚀性。设计了一种双光束激光湿洗装置，能够使清洗、钝化一步完成。

采用IPG-YLS 6000光纤激光器及正离焦光束的超窄间隙激光填丝焊接方式，研究了焊接工艺对接头成型的影响。结果表明，当离焦光斑直径大于间隙宽度时，利用前送丝且熔池熔丝的热导模式焊接可有效避免侧壁未熔合及气孔缺陷，获得良好的焊接接头。光斑过小时易产生焊接气孔，光斑过大时会造成侧壁过度熔化。同一焊接条件下，坡口间隙越大，获得无缺陷焊缝的工艺参数范围越小。随着间隙的增大，激光功率增加，焊接速度减小。在间隙较大，热输入量小时会产生侧壁未熔合，热输入量大时会导致小孔型气孔。利用优化的坡口形式及工艺参数超窄间隙激光填丝焊接了60 mm厚度304不锈钢板，获得了完整无明显缺陷的对接接头，接头焊缝由20层组成，宽度上下一致且仅为3.8 mm左右，焊接角变形约为0.6°。

光突发交换(OBS)具有光旁路特性，是未来绿色光因特网的有力备选方案。OBS的运行主要集中于边缘节点，诸多特性参数的设置均会直接影响其传输能效，但目前相关的研究鲜见报道。本文基于边缘节点低功率空闲(LPI)模型，深入分析了光信号在OBS中的传输过程，建立了对应的能效量化分析模型，比较了额外偏置时间(EOT)和固定聚合长度(FAS)两种竞争避免机制在目标丢弃率条件下的能效性能。数值结果表明，LPI模型下EOT机制的能效特性更佳，能耗节省达48.86%。

报道了一种基于色散补偿光纤内的马赫-曾德干涉效应的掺铒光纤环形激光器，得到了稳定的多波长激光输出。这种干涉效应有效地抑制了由均匀谱线展宽效应引起的不稳定的模式竞争，从而在室温下能够得到稳定的多波长激光输出。双波长激光输出比较稳定，峰值波动约小于1.1 dB，而三波长激光输出的峰值波动约为4 dB。

基于微纳波导中的四波混频效应(FWM)可以实现相应的光逻辑功能，研究了在这类非线性波导中，信号噪声对四波混频效应的影响。针对通信系统中常见的高斯噪声，具体分析了在金属-介质-金属(MIM)结构的波导中，输入信号光分别受到幅度噪声、频率噪声、相位噪声以及加性噪声影响之后对四波混频效应的各种影响。结果表明，在相位噪声的平均功率增大到1.44以上时，基于四波混频所产生闲频光的归一化强度小于-40 dB，远低于无噪声时的-18 dB，非线性效率出现较大降低；而当信号光受其他噪声影响时，四波混频产生闲频光的强度与无噪声时基本相同。由此可得，四波混频对相位噪声比较敏感，而其他类型的噪声对四波混频无明显影响。

借助于二维时域有限差分(2D-FDTD)法，对Sinc形表面等离子滤波器在可见光波段的滤波特性进行了研究。结果表明：每条透射曲线均存在一个较宽的禁带。Sinc函数的高度、最大槽深和槽宽对禁带的位置影响较大，而主花瓣半宽、槽的周期数以及水平通道的宽度对禁带的位置影响较小。与1.55 μm波段相比，禁带的宽度要窄一些，而禁带两侧的通带也要低一些。研究结果可以为表面等离子滤波器的设计、制作和应用提供理论参考。

理论上提出了窄带损伤条件下的误差向量幅度的新算法，该修正算法可有效去除滤波引起的码间干扰因素，从而能利用计算的误差向量幅度更准确地估计系统光信噪比与误码率。通过数值仿真发现，新的算法能够有效地估计接收光信噪比，在加入码间串扰修正后的误差向量幅度对误码率的估计也有提高。同时，论文讨论了干扰码元个数的优化问题，以获得在计算复杂度与性能之间的最佳平衡，还分析在不同系统参数包括信噪比与滤波带宽下的估计性能表现。

由于实际应用环境中有大量混合流量及产品的处理性能受到很多因素的制约，通信网络性能测试通常能满足实验室要求却无法满足实际应用中客户的需求。为了评价网络节点的实际处理能力，建立了性能指标测试模型，并给出了网络节点主要参数(吞吐量、混合包的转发能力、新建连接速率等)的测试评估分析及验证实验。

光纤中的受激拉曼散射是非线性光纤光学领域的重要研究课题之一。研究了掺铪石英光纤及铪铝共掺石英光纤的拉曼散射增强特性，采用785 nm的激发光测量了掺铪石英光纤及铪铝共掺石英光纤的拉曼光谱，并与常规单模光纤的拉曼光谱进行了对比。实验结果表明在光纤中掺杂铪元素或铪铝元素共掺能够明显地增强光纤的拉曼散射强度，并获得很好的拉曼散射增强效果。

分析了由两种光调制结构产生的高阶调相非归零码的码间跃变图案，并以此来研究码间跃变图案与光滤波性能间的关系。串行调制器方案下，部分跃变图案为曲线型，而在并行调制器方案下，所有的码间跃变图案本征均为直线型。可以证明，码间跃变图案特性对光滤波特性存在重要影响。在串行调制器方案下，光滤波可以导致明显的跃变图案依赖性。相对而言，并行调制方案有更小的眼睁开代价，因此具有更好的窄带滤波容忍性。最后，研究了在解调器参数优化下接收机灵敏度随光滤波带宽的变化曲线。

在相干接收系统中，采用峰值平均功率比(PAPR)作为反馈信号来动态监测与补偿色度色散(CD)，该方法对码型、偏振模色散及偏振相关损耗不敏感。由于链路中CD积累最少的时候PAPR最小，则可以用PAPR作为相干接收算法中频域补偿CD的反馈信号。对相干接收中通过模数转换器的信号进行CD补偿，使用直接搜索和两级搜索两种算法搜索PAPR最小值，并根据此时滤波器的抽头系数监测链路中CD值。两种算法监测CD与补偿的平均误差分别为312 ps/nm和226 ps/nm, 与直接搜索算法相比，两级搜索算法耗时短，复杂度低，灵敏度更高。

对光纤布拉格光栅法布里珀罗(FBG-FP)腔的衰荡特性进行了理论分析，导出了FBG-FP腔输出光场与入射脉冲激光光场之间关系的数学表达式，讨论了FBG-FP腔的反射率对其衰荡特性的影响。结果表明，FBG-FP腔对脉冲激光入射的响应包含振荡建立、饱和与衰荡三部分，当腔的功率反射率增加时，腔内稳定光强大幅增加，腔内光场的衰荡时间延长。最后，实验研究FBG-FP腔对脉冲激光入射的响应，所得结果与理论分析一致。

提出了改进的利用信号功率谱的自相关函数(ACSPW)监测相干系统中色散(CD)的方案。在链路中加入更大的色散值来克服传统使用ACSPW监测CD方法的限制。扩大监测范围的方式为人为添加已知的较大CD值，对接收到的信号使用有限脉冲反应滤波器的估计阶段，移动功率谱自相关函数到可以测量的范围内，最后减去已知的添加的CD值即为估计值。此方法基本上不受放大的自发辐射噪声、脉冲的形状和偏振模色散的影响。监测结果平均误差为127 ps/nm。

基于液晶的电场调控特性，利用时域有限差分（FDTD）法和完美吸收边界条件（PML）数值计算了：三角格子周期性排列的圆空气孔构成的完美二维光子晶体的禁带结构；纤芯填充5CB液晶光子晶体光纤在外加电场方向与x轴夹角θ分别为0°, 30°, 60°, 90°时的波谱图；以波长2504 nm和θ分别为0°, 30°, 60°, 90°对应的局域模波长作为波源时的光场分布。结果表明：完美二维光子晶体存在范围为2334~2438 nm的禁带；纤芯填充5CB液晶光子晶体光纤的局域模波长随着夹角θ的增大向短波方向移动，当夹角θ在（0°，90°）范围内变化时，局域模波长的最大调控量为73 nm；对于波源为禁带范围外的光波，光场能量不局限在光纤纤芯；对于光源为局域模波长的光波，夹角θ越大，光场能量越集中于纤芯区，且光场能量分布越均匀。

报道了一种基于腰椎放大和单模多模单模(SMS)光纤结构相结合的折射率传感器。在两根单模光纤(SMF)之间，放大熔接一根长为18 mm的多模光纤(MMF)，构成全光纤传感器。外界折射率的变化会引起光纤包层模的有效折射率的改变，从而导致干涉光谱的变化。实验结果表明，当外界折射率变化范围为1.3725~1.4620时，传感器的灵敏度为152.237 nm/RIU(RIU为折射率单位)。该折射率传感器的温度交叉灵敏度为2.6×10-4RIU/℃，因此温度变化很小时，温度对折射率测量的影响可以忽略。该的折射率传感器制造简单且成本低，因此在生物化学测量中有比较好的应用前景。

设计了一种采用内差接收，数字信号处理电域均衡技术，偏振复用四相移键控调制码型的高灵敏度相干光实时通信装置。该装置线路传输比特率为127 Gb/s，传输净荷为99.53 Gb/s，在背靠背条件下获得了-38.2 dBm的接收灵敏度，实现了高灵敏度高速率实时数据传输。该装置主要采用商用化光电器件，设计符合国际电信联盟的建议，具有较好的应用前景。

提升码字容量是光码分多址(OCDMA)系统的关键，寻找更优性能的码字构造方法是提高系统软容量的常用途径。绕开复杂的码字构造方法，提出了π/n等效相移的OCDMA编解码器制作方法，该方法在已有码字的基础上通过物理结构的变化可将OCDMA系统软容量提高了5倍。基于光纤光栅平台制作了同码字的π/5和2π/5相移的编解码器，仿真与实验结果表明，π/n相移编解码器可得到优于普通编解码器的性能。

在光纤参量放大器中，由于强抽运光与信号光的相互作用，四波混频效应引入的非线性折射率随频率发生变化，从而导致光波群速度的减慢或加快。通过分析影响四波混频效应引入的折射率变化的各个参数，研究了饱和效应对快慢光的影响。通过龙格库塔方法数值求解非线性耦合方程组，对比低入射功率和高入射功率下，信号光的解析结论与数值结论差异，得到了抽运光饱和效应对信号光延时影响较大的区域，即光纤参量放大增益谱边带区域。在完整模型条件下，分析了抽运光功率和光纤长度选择对快慢光的影响。这些结论对认识光纤参量放大器中的快慢光现象有重要帮助。

柔性透明电极因其轻便、柔性、低成本等特点备受广大研究者的关注，在平板显示器、太阳能电池、触控面板等光电器件中具有很好的应用前景。采用光刻方法制备的银网格透明电极在可见光范围内(400～800 nm)的透射率大于90.48%、方块电阻可低至4.1 Ω/sq，且该透明电极具有很高的光导比σDC/σOP和良好的柔性，经过1000次弯曲，其方块电阻仅增加11.8%。进一步采用丝网印刷技术将金属网格应用于4 inch(1 inch=2.54 cm)柔性电阻触摸屏，验证了该透明电极在大面积的均匀性与可靠性。

由于光子回路中光子器件尺寸和光波长相当，所以衍射现象比较明显，据此可以实现类似于电路中的趋肤效应。根据光信号在介质中的传播方程和薛定谔方程的相似性，设计了一种多层柱状结构光波导，高频光信号沿着波导表层传播，其内部存在信号盲区。仿真计算表明：盲区随信号频率的增大而增大。盲区的边界通常位于多层介质的内分界面上。较高的折射率梯度和类似于引力势的折射率分布有利于形成信号盲区。该结果有助于隐身衣或新型光子回路的设计。

通过非金属与金属共掺杂二氧化钛(TiO2)来改变TiO2光学性质以拓展其在光催化和光电转化领域的应用是近年来研究的热点。采用基于密度泛函理论(DFT)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法，模拟计算了氮与铂族金属(Ru,Rh,Pd)共掺杂金红石相TiO2的几何结构、能带结构、态密度、光学性质以及缺陷形成能。计算结果表明：单掺N以及N-Ru、N-Rh、N-Pd共掺杂金红石相TiO2都在一定程度上改善了对可见光的利用效率，其缺陷形成能大小顺序依次为N-Pd、N-Rh、N-Ru，这说明共掺条件下N-Ru最容易掺入TiO2晶格，但是在可见光的大部分波长范围内N-Rh共掺极大地改善了光的吸收率和反射率。

利用准相位匹配技术，在一块具有二维高对称性超晶格的铌酸锂非线性光子晶体中，实现了930~1307 nm激光波长区间中红、橙、黄、绿、蓝等至少5个波段的非共线准相位匹配倍频光斑对。入射基频波长由1118.8 nm下降约52 nm的过程中，除了在波长为1081.4 nm时产生的一个共线倍频光斑，其他波长均为一对非共线倍频绿光斑。入射光波长为1234.5 nm时，屏幕上至少有三对黄色光斑。当基频波长由1306.1 nm减小为1302.6 nm时，非共线倍频红色光斑对之间的间距由3.5 mm增加为5.5 mm，且非共线光斑呈现三角形形状。

为了适应激光器的迅速发展，需要改进现有激光测量技术，设计能够满足功率密度1000 W/cm2、时长10 s激光辐照的新型激光防护面板，金属铝板表面采用等离子喷涂的方法制备了氧化锆(ZrO2)热障涂层作为激光防护面板。利用不同波长的激光光源开展了涂层表面反射特性的实验研究，测量了涂层表面反射率及漫反射特性。利用数值模拟计算了激光辐照下铝面板ZrO2涂层的热响应。最后，利用光纤激光器开展了热障涂层防护面板激光辐照实验，验证了带有热障涂层的防护面板较未加涂层的防护面板具有一定的隔热效果，为激光测量技术的发展提供了技术储备。

为提高光子晶体(PC)发光二极管(LED)的光提取效率，引入AlGaN限制层的表面光子晶体LED(PCLED)和嵌入型PCLED两种模型，分析了两种结构中光波模式的分布，利用角分辨测量方法计算光子晶体对LED中各传导模式的提取长度，分析PC对各模式的提取能力，通过研究两种结构中PC的结构参数对提取长度的影响，认为引入AlGaN限制层的LED可以将一部分低阶光波转化为覆盖层模式被PC提取。嵌入型PCLED中，PC与LED中绝大部分传导模式的分布都有重叠，嵌入型PC对所有传导模式都具有较短的提取长度使其能更有效地提高LED的光提取效率。

将POSS-NH3Cl用于聚乳酸的改性，分别以共混和接枝的方式进行添加，提高了聚乳酸膜的透明度。利用L乳酸和POSS-NH3Cl作为原料，辛酸亚锡作为催化剂，制备了一系列的星形聚合物，并研究了其反应机理。同时，通过流延法制备了一系列复合交联膜。采用傅里叶变换红外光谱对其结构进行表征，通过对特征峰进行分析，证实了接枝反应的存在。并采用紫外-可见光谱仪对其透明度进行了研究。研究发现，PEG对其透明度的影响不大，POSS-NH3Cl含量对交联膜的透光度有一定影响，且接枝产物因相容性佳，其膜的透光性亦优于共混膜。随着POSS-NH3Cl含量的增加，交联膜的透光率明显增加，在某些波段透光率甚至可以提高40%，并从理论上解释了这一现象。

为了研究白宝石在纳秒激光辐照下表面损伤的特性，利用有限元方法对脉冲激光作用下白宝石的温度场进行仿真，分析白宝石中Cu杂质在不同激光能量密度下的温升变化，以及杂质尺寸对温升的影响，并采用波长1064 nm、脉宽6 ns的激光对两种不同尺寸白宝石晶体材料进行实验，对材料的损伤阈值、损伤位置分布、不同激光能量密度对损伤面积的影响以及损伤增长特性进行了分析。结果表明，杂质吸收机制可以较好地解释白宝石在纳秒激光脉冲辐照下的损伤过程，且仿真结果与实验结果吻合较好，当“1-on-1”辐照时，材料表面的损伤面积随着激光能量密度的增大呈线性增长，当“s-on-1”辐照时，材料后表面的损伤面积随脉冲次数增大呈指数增长。

利用大口径高通量实验平台，同时使用科学光电耦合器件(CCD)和哈特曼测量了大口径片状放大器增益均匀性，并针对这两种测量方法提出了几种相应的处理方法，通过数值计算和分析，详细比较了不同测量方法和后期处理方法对增益均匀性产生的影响,确定了两种测量方法及其后期处理方法的有效性。结果表明，使用科学CCD测量增益均匀性，数据处理时采用多发次求平均再匀滑的方法既可规避测量产生的随机性，又进一步减小了增益分布的空间噪音；使用哈特曼测量增益均匀性，尽量使用点阵超过50×50的哈特曼，微透镜阵列点阵数量过少会降低增益塌边程度。

针对分幅面成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)时间分辨和速度分辨的不足，研制了一套超高时间分辨空间相移面成像VISAR。用双VISAR干涉腔光路解决超短脉冲相干性问题，实现超高时间分辨；用沃拉斯顿棱镜代替传统点VISAR中的偏振分束棱镜分光实现简洁的空间相移光路；以梳状干涉条纹作为信号载体实现空间分辨；用空间变换方法实现相移条纹的像素匹配；再由四路推挽式信号处理方法获得相位，进而获得全场速度分布。该套面成像VISAR具有150 ps时间分辨和6 m/s速度分辨。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场，给出了全场速度分布。实验结果验证了超高时间分辨空间相移面成像VISAR的可行性。

对于低轨道空间目标，易受到地影影响，使地面光学测量系统无法实现对地影目标光学观测，影响目标光学观测弧段和数据量。激光照亮技术为主动探测，利用地面激光跟踪与测量系统，向地影中目标发射激光束，望远镜及电荷耦合器件(CCD)相机接收目标返回的激光信号，达到CCD探测阈值，获取目标图像信息。采用了532 nm波长激光作为地面光源，开展对地影中带激光反射器卫星激光主动照亮，验证技术方法可行性。根据地面系统参数，理论分析了CCD的激光回波信号信噪比、卫星激光照亮星等。利用图像灰度对比法，获得了实验中所照亮卫星的视星等，并与理论计算结果进行了比较，验证了理论与实验方法的合理性。

基于1/4波片法，提出了相位延迟的二维分布测试方法。完成了液晶光楔及光寻址液晶空间光调制器（SLM）的二维相位分布测试，得到了两种液晶电光器件的二维相位分布特性的测试结果。编写程序计算得到液晶光楔二维相位分布特性曲线，结果表明：随着测试电压的增大，液晶光楔的顶角θ增大。同理，编写程序计算作出SLM的二维相位等高线图并分析二维相位分布规律。

空间碎片已成为影响在轨航天器安全的重要因素。激光测距对开展空间碎片轨道精确测定、精密编目及监测预警等具有重要作用。根据激光测距雷达方程，分析了不同重复率和功率激光器的激光回波信号探测情况。将200 Hz重复率、50 W功率全固态激光器应用于空间碎片测量，配合低噪声探测器、纳秒控制精度距离门产生器及高效率光谱滤波器等，实现了空间碎片高成功率观测，所测量的目标中最小截面积达0.5 m2、最远距离超过2100 km，表现出良好性能和测量效果。验证了高重复率、低脉冲能量激光器对空间碎片测量可行性，为后续高重复率空间碎片激光测距技术的发展与应用提供了指导。

基于计算全息（CGH）的零位干涉检验是非球面检测的主要方法之一。采用共轴计算全息有很多优点，但其中心区域因形成鬼像而无法检测。为消除鬼像对测量的影响，采用离轴计算全息和改进的泰曼-格林干涉装置，将离轴CGH置于成像臂，对测试光进行二次补偿并在垂轴方向分离各衍射级次，通过倾轴和滤波选取0级参考光和-1级测试光发生干涉，对一块高次非球面进行了检测，其中非球面的波差由标准球面透镜组和离轴CGH共同进行补偿。作为对比，采用Zygo干涉仪和共轴CGH检测了同一块非球面。实验结果表明在成功消除鬼像的同时，两种方法的测量数据保持了良好的一致性，这一技术也可用于大口径非球面的高精度检测。

对高重频激光测距中多脉冲异常测距现象进行了分析和研究，采用地靶测量脉冲时间间隔、主波时刻校正和屏幕处理等技术方法，得出多脉冲测量数据的处理方法。将该方法应用于实测数据的处理，结果表明：按多脉冲测量数据进行处理后，有效数据量至少增加10%，均方根值基本一致，有利于测量回波信号较少但存在多脉冲现象时的中高轨卫星测量数据处理。

采用自主研发的激光声磁检测系统对钢轨疲劳损伤进行了无损检测研究。选择含有不同尺寸的表面裂纹和表面竖直孔的人工伤钢轨作为检测对象，进行了测试分析。结果表明,缺陷信号的幅度随缺陷深度的增加而增大。为了抑制检测过程中噪声对检测结果的影响，采用Matlab设计软阈值小波去噪算法并对信号进行处理，信噪比提高了12 dB以上。研究结果为激光声磁检测技术在钢轨无损检测工程领域的应用提供了一定的参考。

为了提高当前几何量非接触成像测量的测量精度，需要对CCD的辐射特性进行标定和校准。阐述了CCD辐射标定应用于成像测量领域的原理及其必要性，设计了标定实验，建立了CCD相机输入辐射照度与灰度输出值之间的定量关系，并求得CCD相机的补偿函数。实现了在规定不确定度范围内的CCD辐射度标定和校准。

对单色平行光照明玻璃微珠产生的散射光强分布，采用Debye理论对其分析时发现位于球形粒子左侧的探测器上接收到的k阶彩虹光强分布主要由衍射光、直接反射光和k次内反射光的相互叠加形成，而位于球形粒子右侧的探测器上接收到的k阶彩虹光强分布主要是衍射光、直接透射光和k次内反射光的叠加形成；当入射光波长一定时，玻璃微珠的折射率大小将影响散射光强分布中的最小偏向角在探测器上的位置，而玻璃微珠直径不影响最小偏向角位置，但影响散射光强的周期。实验分析了折射率和半径对最小偏向角附近一次彩虹和二次彩虹散射光强分布的影响，并与几何方法进行了比较，结果与运用Debye理论数值模拟结果相吻合。这说明提出的假设具有合理性，因此光经玻璃微珠散射形成的最小偏向角可用于其折射率的测量。

光学压缩光谱成像方法通过拍摄所得的压缩图像重建景物的三维数据立方体，具有降低数据采集量、能对景物实施凝视拍摄以及提高成像信噪比等优点。受压缩成像方法的限制，由单帧压缩图像重建数据的保真度有限，限制了压缩光谱成像的图像质量和应用发展。基于压缩感知理论，拓展空间编码光学压缩光谱成像物理模型，在变编码空间光调制作用下实施多帧拍摄，经由多帧压缩图像采用最优化算法高保真的重建数据立方体。以AVIRIS成像数据构建模拟场景，开展多帧拍摄空间编码光学压缩光谱成像仿真，采用全波段图像均方根误差定量评价重建数据保真度。实验结果表明，多帧拍摄成像重建数据的保真度提高，图像清晰度提升，光谱曲线的偏差减小。

根据无人机自主着舰要求，设计了一种辅助的特征图案。利用Harris算法进行角点检测，获得了特征点在图像坐标系下的坐标，然后对应得到它的世界坐标系坐标。通过正交迭代的算法估计出无人机的姿态。在自行开发的以数字信号处理机为核心的视觉估计系统平台上对上述算法进行了实验，并进行了半物理仿真。仿真结果表明，该算法具有较快的计算速度和较高的估计精度，对实际应用具有一定参考价值。

提出采用小波域多尺度信息融合的方法建立数字半色调尺度相关的误差测度函数。利用尺度间小波系数的自相关性融合层间的小波细节系数，采用加权最小平方法建立边缘误差测度函数。应用改进的K-means 聚类法将原图像分割为几个区域，利用各区域方差倒数做为权重，建立区域误差测度函数。应用改进直接二值搜索方法最小化初始图像和半色调图像的误差，得到最优的数字半色调图像。模拟结果表明了提出算法的有效性。

幸运成像技术是自适应光学(AO)图像高分辨率重建的一种事后处理技术。传统的幸运成像算法要先对短曝光图像进行像质评价，并选取像质最好的一些图像进行配准、叠加来重建目标图像，最终使得图像分辨率达到地基光学望远镜的衍射极限。但是传统幸运成像算法未考虑图像某些方向上的高分辨率信息，而频域幸运成像算法则在傅里叶频域内对每帧图像进行信息选取，可更有效地利用短曝光图像在不同方向上的高分辨率信息。仿真实验结果表明频域幸运成像算法与AO系统结合能克服大气湍流影响，明显提高望远镜的分辨能力。在没有AO校正的情况下对真实天文图像进行了处理，结果表明，频域幸运成像算法重建图像的分辨率高于传统幸运成像算法。

彩色空间信息更加有利于最佳特征向量的提取，为了获得彩色空间中脉冲耦合神经网络(PCNN)参数，通过模拟视觉感知系统感知彩色信息的过程，利用PCNN分别在RGB模型和HSV模型的颜色空间中求取熵序列作为分类特征，通过实验选取最佳PCNN参数。针对国家标准彩色道路交通标志图像库GB5768-1999中43个警告标志，42个禁令标志，29个指示标志进行实验，结果表明，参数为αL=1,αF=0.1,αE=1,VL=0.2,VF=0.5,VE=27,β=0.1，选取N=50时，蓝色分量中所得的熵序列大类分类效果最佳。RGB模型中蓝色分量能够充分反应交通标志的彩色分类信息，所提取的熵序列向量能够明显区分三个大类，优于传统将彩色图像转换成灰度图像的处理方法。

针对智能水下机器人(AUV)的海底管道自动识别与跟踪问题，从仿真环境构建、图像处理、管道识别及环境建模等数据层次进行了分析，搭建了一套完整的水下管道识别与跟踪系统。在管道识别过程中，针对传统的Hough直线拟合的缺点，提出了基于特征聚类的伪假区域的去除和峰值点邻域逆向处理的改进Hough变换。并利用所搭建的三维仿真环境，对直管和弯管在线进行了多次检测和跟踪试验。仿真实验结果表明通过管道识别和环境映射，本套系统能有效完成水下管道自主检测和跟踪。

提出采用普通的成像系统，进行6次不同积分时间曝光获取图像，通过对成像过程进行分析，建立“灰度值-辐射亮度”模型，得到每幅图像各像素点的灰度值随积分时间变化的关系，重建出大动态范围场景各点辐射照度比例关系，最终根据场景辐射亮度将6幅8 bit图像融合成一幅10 bit图像。该方法最终合成的图像包含了场景所有细节信息，增强了图像灵敏度，并对高亮目标背景下的暗目标探测有明显效果。

为克服传统小波域隐马尔科夫树(HMT)后验概率推理算法无法确定迭代次数且通常收敛于局部极值的局限，提出隐马尔科夫森林(HMF)后验概率准确推理方法实现多尺度图像分割。先建立精细尺度像素与高尺度小波系数跨尺度依赖性统计关系，构建HMF模型。通过各子树自下而上分类似然估计和自上而下后验概率推理得到各结点准确后验概率，后验推理可保证一元与二元分布的一致性。最后设定后验概率的固定阈值以确定多尺度二值分割。通过工业制造过程中典型动态背景下目标背景分割实验并与权重聚合分割(SWA)算法对比，验证了该方法的有效性。

多次曝光图像融合的目的是结合不同曝光的各个图像的互补信息，组成一个新的图像以获得场景更为全面、准确、可靠的图像描述。目前常用的融合方法有辐照度重建法，金字塔变换法，小波变换法，HIS假彩色法等。这些方法有效地增强了可探测的目标亮度范围，但大都将大动态范围的场景信息映射到8 bit中，虽然增加了目标场景欠曝和过曝区域的亮度信息，但是牺牲了中间亮度的对比度。提出了一种多次曝光融合的方法，采用指数积分时间对固定场景进行4次采样，将获取的低动态范围图像序列乘以一个积分时间因子直接进行图像非饱和区域的匹配。然后，以图像各点的对比度为权重因子，对各幅图像高低端进行加权融合，最终获得一幅细节丰富，层次鲜明的11 bit图像。

太赫兹同轴数字全息再现像噪声较大，尤其是背景噪声,严重影响着图像整体效果。因此,为实现图像平滑,提出了联合数学形态中重建的开运算和闭运算的非局部均值或中值非局部均值滤波进行太赫兹Gabor同轴数字全息二维再现像的图像复原方法，并对目标分辨率较低的真实再现像进行了数字处理比较分析。所研究的图像处理结果表明，提出的复合算法能够去除绝大部分噪声，达到图像平滑和提高信噪比的目的，效果明显优于单独使用复合算法中任一滤波方法。

针对二维Otsu及其改进算法分割直方图非高斯分布的遥感图像效果较差等问题，提出了一种基于最小类平均绝对偏差的遥感图像分割算法（MCMAD）。利用对角线投影法把遥感图像的二维直方图转化为一维直方图，从而降低计算复杂度；在不同阈值下计算一维直方图相应类中像素出现的概率和类中像素灰度的期望值；遍历一维直方图的所有阈值，得到不同阈值对应的类平均绝对偏差，将最小类平均绝对偏差对应的阈值作为最佳阈值分割点。实验结果表明，与二维Otsu及其改进算法相比，MCMAD算法不仅能够很好的分割直方图为高斯分布的遥感图像，而且改善了直方图为拉普拉斯分布的遥感图像分割效果。此外，新算法的时间消耗也很低。

微透镜阵列是夏克哈特曼波前传感器的核心部件。根据液晶空间光调制器(LC-SLM) 的相位调制原理，控制LC-SLM生成焦距、子孔径尺寸和排布方式可调的微透镜阵列，应用于哈特曼波前传感器，对入射光波进行分割，测量子孔径内波面的平均斜率，复原出入射波面的相位分布，以此为校正信号，对畸变波面进行单步校正，校正前后光波的斯特列尔比值从0.12变为0.59。 针对LC-SLM产生的微透镜阵列，讨论了透镜焦距、相邻间距、阵列数目及微透镜性能各影响因素。理论和实验结果表明，基于LC-SLM的动态哈特曼传感器具有子孔径大小、数目和排布方式根据外界条件变化控制灵活，可动态变化的优点。

我国新一代静止气象卫星风云四号(FY-4)计划首次搭载闪电成像仪，它将通过光学成像的方式，利用闪电放射能量峰值所在的近红外波段，对由闪电光源发出并经云体辐射到云顶的闪电信号进行实时、连续探测。在预先研究中，仪器的观测几何模式如何定量影响接收到的云顶闪电信号是一项重要而亟待关注的研究内容。利用蒙特卡罗算法，对风云四号卫星闪电成像仪观测到的由闪电引起的云顶辐亮度进行了模拟，着重考察了卫星观测角度、观测像元形变大小以及闪电在像元中的水平相对位置等观测几何因子对观测到的云顶辐亮度的定量影响，得到了云顶辐亮度归一化比值与卫星观测天顶角之间的定量关系，这将为未来星载闪电资料的应用提供非常有价值的信息。

卫星上的角反射器在空间探测、跟踪目标时不可避免要受到大气湍流的影响，湍流效应会使光强产生明显的起伏，即光强闪烁，严重影响探测信号的质量。为了探索大气湍流的内外尺度对闪烁效应的影响，基于随高度变化的ITU-R大气折射率结构常数模型，应用受内、外尺度影响的湍流折射率起伏功率谱，对激光从发射机到角反射器和从角反射器到接收机双斜程路径回波的闪烁指数进行了研究，推导了反射器回波闪烁指数与菲涅耳率的变化关系。数值计算结果表明：在弱湍流区，湍流内尺度对回波闪烁指数的影响大于外尺度；在强湍流区时，随着外尺度的增大，回波的闪烁指数也在增加，且大于内尺度对闪烁指数的影响。

大气非等晕效应是望远镜大视场高分辨成像需要解决的重要问题，模拟大气非等晕成像是研究非等晕复原的基础。根据基尔霍夫衍射成像理论，建立了非等晕条件下空间目标大气成像理论模型。把大气非等晕效应用位于不同高度的多层相位屏表示，目标上的每一点发出的光波经大气后的相位变化用一个相位屏表示，其相位大小是光线穿过各层相位屏后相位的叠加。通过一系列实验对所研究的方法进行了验证，对多星目标、星云和月球表面图像进行了非等晕成像模拟，实验结果表明：通过所建立的大气非等晕成像模型模拟的图像，有效体现出大气湍流、衍射和空间位置变化时点扩展函数的变化情况，没有振铃和边缘效应，并能准确表示不同视场角时大气非等晕效应对大气成像的影响。

为了融合多光谱图像空间信息和高光谱图像光谱信息，进而提高高光谱图像的空间分辨率，提出了一种基于相关向量机(RVM)的高光谱图像超分辨率算法。介绍了多光谱与高光谱图像通过融合获得超分辨率图像的算法原理，对RVM回归原理进行分析介绍。结合RVM在回归分析上的优势，提出了利用RVM建立多光谱图像与高光谱图像之间的内在的空间及光谱对应关系，通过融合两种图像的信息来提高图像的分辨率。实验结果表明：归一化均方根误差小于0.001,光谱角误差小于0.02,较Price、Elbakary法有较大提升。本文提出的方法对高光谱图像重建具有良好的效果，可为分类、目标检测和识别提供更合适的数据源。

探测器拼接几何参数获取是验证以及评价拼接成功的关键因素之一，但几何参数获取技术的系统性方法一直没有形成。对于探测器微缝拼接过程中的两个探测器之间的旋转，与狭缝垂直方向的平移，狭缝宽度等重要几何量，基于成像的测试方法可以给出非常准确的结果。另外，利用影像测量仪可以对探测器拼接狭缝的平均宽度进行实际测量，两者结果类似。证明基于成像的测试方法能够一次性完成多种几何特征量的测试，并且能够保证较高精度，这正好满足航天应用快捷、高精度的需要，可以为探测器微缝拼接提供强有力的技术支撑。

高光谱图像目标检测具有重要的理论研究价值和应用前景，是遥感信息处理领域中的一个热点课题。当前大部分检测算法需要设置一个合适的判决阈值，这个阈值是由人工设置或利用目标与背景信息进行计算得到的。实际中对背景的先验知识往往很少，这限制了很多算法的应用。针对这一问题，提出了一种新的纯像素目标检测算法——基于支持向量数据描述(SVDD)的高光谱图像目标检测算法，把目标检测问题转化为了单值分类问题。首先训练SVDD分类器，然后对数据进行类内(目标)和类外(背景)的分类，对分类的图像再利用目标的空间特征降低虚警率，最终得到目标检测结果。利用实际高光谱数据的实验表明，与经典的光谱角度制图和有约束能量最小化算法相比，该方法仅需要较少的目标类训练样本就可以得到与前两者选取最佳阈值时接近的检测结果，当增加背景样本时，该方法优于上述两种算法。

具有快速姿态调节能力的敏捷卫星，可灵活、快速地机动到感兴趣区域并进行成像，大大提高卫星观察的时效性，并扩大观察范围。目前敏捷卫星大多采用星下点推扫成像或沿平行于卫星飞行方向推扫成像的方式，研究机动成像过程中，分析时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)成像参数及图像质量的变化情况，对成像过程中的误差影响进行了分析，给出了关键参数变化情况的仿真结果，提出实现机动成像卫星的控制措施建议。

利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱结合主成份分析（PCA）和系统聚类分析（HCA）技术对不同品种辣椒进行鉴别研究。测试了5种辣椒共50个样品的红外光谱，结果表明，5个不同品种辣椒的红外光谱相似，但在1800～800 cm-1范围内红外光谱的峰位、峰形及吸收强度有一些微小差异。对原始光谱作二阶导数处理，发现在该范围内5种辣椒的二阶导数光谱差异明显，利用该范围二阶导数光谱数据对5个品种50个样品进行聚类和主成分分析。聚类分析正确率为100%,主成分分析正确率达98%，能把5个品种的辣椒分开。研究结果表明：傅里叶变换红外光谱技术结合统计分析的方法可以把不同品种的辣椒区分开。

基于形貌特征的常规鉴别牡丹花品种方法主观性强且缺乏化学信息，运用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术结合主成分分析（PCA）来鉴别不同品种的牡丹花。各牡丹花品种的红外光谱整体上比较相似，主要由蛋白质、酚类、脂类、苷类、多糖及黄酮类化合物的振动吸收带组成。牡丹花一阶导数光谱在1800～700 cm-1区域有较大差异，选取该范围内的一阶导数数据,运用Matlab 2010编程实现主成分分析与相关分析，主成分分析的分类正确率达到96%，相关分析与主成分分析结果相一致。结果表明，此方法可以作为牡丹花品种鉴别的一种可行性手段。

傅里叶变换红外（FTIR）光谱结合基于小波变换(WT)的线性判别分析（LDA）和反向传播网络（BPNN）研究了甜橙炭疽病和正常果皮。样品的红外光谱经多尺度一维连续小波变换（CWT），发现第10尺度的小波系数存在着明显的差异，提取该尺度三个区域的系数作为特征参数建立LDA和BPNN模型，结果表明LDA模型对样品的识别效果比BPNN模型好。选取1750~950 cm-1 范围内的FTIR光谱进行5尺度离散小波变换(DWT)，选取第5尺度的逼近系数(DWTAC)和细节系数(DWTDC)建立LDA和BPNN模型，结果显示利用细节系数建立的模型比逼近系数识别效果好，LDA和BPNN模型对样品的识别正确率均为95%。结果表明小波变换结合LDA和BPNN用于傅里叶变换红外光谱技术能够准确地识别甜橙炭疽病和正常果皮，为甜橙病害检测提供快速和有效的方法。

为克服传统光谱仪普遍存在的体积较大、分辨率不高、光谱测量波段窄、对振动敏感、价格昂贵等不足。根据光散射原理，提出了一种由不同大小气泡构成散射介质的新型光谱仪，并对光谱复原过程进行仿真研究。光谱复原时，待测光首先照射到基底表面的气泡涂层。由于不同波长的光照射在不同大小气泡后在各散射角有不同的散射光强分布，因此置于气泡后方的像素元阵列可以测量到不同的散射光强。所得数据可代入到一个线性方程组，采用Tikhonov正则化方法解此方程组即可得到复原后的光谱图形。仿真结果表明:所得的复原光谱图形与待测光的入射光谱图形基本吻合；光谱仪的光谱测量范围至少覆盖300～1100 nm的波段；光谱测量的波长分辨率接近皮米量级。

针对光刻物镜对镜片间隔调节精度高、范围大的需求，提出一种利用气体压差提供驱动力的压力双膜片轴向调节机构。并对该轴向调节机构的不同膜片宽度、厚度以及凸台宽度进行优化分析，在特定压力范围内得到调节机构的优化尺寸参数，分析调节机构在优化后的固有频率。同时分析在轴向调节过程中引入的镜片面形误差，得到镜片面形的Zernike系数。结果表明该压力双膜片轴向调节机构的镜片面形误差主要为power项和球差项，面形峰谷(PV)值优于13.45 nm，均方根(RMS)值优于2.851 nm，满足光刻物镜对调节机构镜片面形的要求。

利用光线追踪法分析了6个适应于全玻璃真空管复合抛物面聚光器(CPC)的光学效率对入射角的依赖关系，在此基础上,根据太阳几何学分析了6种东西向CPC聚光器对真空管的年聚光量。研究结果表明：当入射光在全CPC的接收角内时，依据“帽形”吸收体设计的、底部配备V型反射腔的CPC,其光学效率高于其他设计方案，但当光线超过全CPC的接收角时，其光学效率小于其他设计方案；从各种设计方案的年聚光量来看，依据“冰淇淋”吸收体设计的CPC的年采光量最大，为最佳设计方案，而依据真空管外管设计的CPC最差。

介绍了一种可见光CCD器件响应度非均匀性校准方法，并对校准装置进行了测量不确定度评定。得到可见光CCD器件响应度非均匀性扩展不确定度为0.46%，辐射可调均匀光源的输出口直径可达200 mm，并选用CCD器件对测量装置的测量不确定度进行了验证，通过验证可知测量CCD器件的重复性为0.003%和0.005%，远小于测量装置的合成测量不确定度0.23%，说明校准装置的测量不确定度是合理的。

对激光光束参数进行测量时，为了解决聚焦光学系统对不同波长激光焦平面位置不同的问题，简化测量步骤，降低测量误差，设计了宽波段超消色差聚焦光学系统。依据波色差理论，推导了超消色差设计的初始结构求解方程组。应用光学设计软件ZEMAX设计了工作波段为350~1100 nm的超消色差光学系统，焦距为250 mm，入瞳直径为25 mm。给出了设计结果的纵向像差曲线和焦移曲线，经分析表明，采用该方法设计的光学系统，在0.707孔径处不同波长光线的球差曲线基本相交于一点，实现了超消色差；工作波段内的焦移仅为38.2 μm，基本固定了焦平面的位置，满足了紫外至近红外波段激光光束参数的测量要求。

天基红外预警卫星系统是美国构建空间防御体系的重要组成部分，首颗静轨卫星SBIRS GEO-1于2011年5月发射升空。为美国及其盟国提供全球范围内高时间分辨率和空间分辨率的红外监视、导弹预警等。通过对SBIRS GEO-1卫星光机系统的调研，实现改进型短轴施密特光学结构的设计仿真，成像质量接近衍射极限，奈奎斯特频率处（14.3 lp/mm）全谱段调制传递函数(MTF)设计平均值为0.847；并就其可展开式外遮光罩进行论证，分析了不同时刻对太阳杂光和外热流的抑制效果，满足系统设计要求。研究内容为我国空间探测红外成像系统的研制提供了一定的参考。

利用非共线声光可调滤波器（AOTF）可以在较宽的光谱范围内实现对光信号波长的快速调谐。以往由于衍射效率、光谱分辨率、输出信号稳定性等方面的因素，制约了声光可调谐滤波技术在光谱成像上的应用。以自主设计的非共线AOTF作为分光元件，建立了光谱成像系统；并且，在可见光范围的多个波段内获得了人手掌皮组织的显微图像及对应光谱。在整个工作波段，光谱成像系统获取的图像具有较好的清晰度和稳定性，光谱分辨率较高（2.10 nm@630.0 nm）。本研究显示了声光可调滤波技术在光谱成像上的适用性，能够为生物医学显微光谱成像的发展提供新的技术手段。

采用理论推导和计算仿真的方法对LED阵列光源的照明均匀性进行了研究。重点分析了LED阵列的空间角度辐射分布和平面照度分布，结合实验室辐射定标对光源均匀性的要求，设计了LED阵列光源模型，并利用LightTools软件对该模型的照明均匀性进行仿真。仿真结果表明LED阵列面均匀性可达98.3%，空间角度辐射均匀性可达98.2%。对Labsphere积分球进行均匀性测试，并将LED阵列模型的仿真结果与积分球测试结果进行了比较。对比结果表明，LED阵列仿真结果达到与积分球接近的指标，证明设计的LED阵列光源满足实验室辐射定标对光源均匀性的要求。

为了实现光谱的有效分离，二向色镜已被广泛应用于各类光学系统。针对多光谱探测系统红外二向色镜，分析了基底和薄膜材料特性，选择了锗(Ge)为基底，锗和硫化锌（ZnS）的膜料组合，以传统的长波通膜系为初始结构，借助于软件优化膜系，并对优化后的膜系进行镀制；对研制的红外二向色镜光谱特性和环境可靠性进行了测试，测试结果表明各项指标均满足系统要求。并已成功应用于红外多光谱探测系统。