里奥滤光器广泛应用于太阳观测中进行光谱扫描成像，为保证其数据的有效性与准确性，必须定期对其进行在线标定。传统的在线标定方法要求环境光强具有较高稳定性，而本文提出了一种能够实时修正由环境扰动导致的太阳光强变化对标定过程影响的里奥滤光器在线标定方法。该方法通过单色光成像观测通道与里奥滤光器扫描成像观测通道联合观测的方式，以单色光成像通道的观测结果获得外界环境对太阳光强扰动的信息，在线校正滤光器的观测扫描数据，降低由环境扰动造成的太阳光强非稳定性带来的干扰。基于七波段太阳大气层析成像系统，对 Hɑ(656.28 nm)扫描成像通道的里奥滤光器和 TiO(705 nm)单色光成像通道进行了联合观测标定实验。实验结果表明，该方法有效消除了太阳光强非稳定性对滤光器实测光谱轮廓的影响，对中心波长位置定标精度优于 0.005 nm，提升了里奥滤光器在线标定的准确性和对环境的适应性。

针对激光光轴与经纬仪跟踪光轴的轴间距离(移轴)以及光轴平行性误差造成经纬仪跟踪位置与激光指向位置不一致问题开展研究。对离轴和平行性误差的影响进行了分析，表明大的移轴量和平行性误差将导致激光指向和经纬仪跟踪指向的不一致，进而导致激光测距盲区增大、作用距离下降、目标定位精度降低等问题。提出一种基于偏置跟踪的激光指向动态修正方法，通过使目标始终位于激光光束中心，同时使得激光测距位置和经纬仪跟踪锁定位置保持一致，有效解决了激光边缘能量下降对作用距离的影响，针对某型经纬仪可使目标的测距盲区从 1 km下降到 82 m。同时针对偏置跟踪算法需要目标初始距离以启动偏置跟踪的问题，提出初始距离未知目标一维搜索方法，大大提高了对初始距离未知目标的搜索效率。本文方法较好地解决了经纬仪跟踪位置与激光指向位置的一致性问题，大大降低了对激光光轴与经纬仪跟踪光轴的移轴与平行性限制。

直线度现场标定是保证其在线测量精度的重要方法。在收发一体式激光五自由度测量结构的基础上，针对直线度现场标定中标定平台引入的阿贝误差和角锥棱镜成像误差，建立了直线度现场标定模型。根据该标定模型并结合五自由度测量装置的角度测量结果，提出一种直线度现场标定误差补偿方法。实验表明，该标定方法使标定系数误差减小到 0.2%以内，有效提高了直线度现场标定精度。

激光通信大口径地面光端机的主要作用是与卫星建立通信链路，实现卫星与地面站之间的数据传输。某激光通信车载地面光端机 600 mm主镜采用微晶材料，重量较大且工作角度不断发生变化。为保证镜面变形精度，该主镜在采用轴向背部 9点支撑的基础之上，需同时采用径向支撑结构平衡主镜在其工作角度下重力的径向分力。本文根据主镜工作角度变化，针对传统多点径向支撑结构尺寸大并易造成应力集中等问题，为平衡主镜径向重力分量，减小径向支撑结构尺寸，设计了中心轴与水银带相结合的径向支撑方案，采用有限元分析方法得出水银带参数对主镜面形的影响，优化了支撑参数并设计了支撑结构。主镜面形测试结果表明，采用本文提出的径向支撑结构后，主镜面形达到了预期效果，面形 PV值优于 λ/5，RMS值优于 λ/37，完全满足设计要求。

对地面层自适应光学系统而言，多采用呈正多边形排列的多颗激光导引星星座作为参考来测量大气湍流对系统的影响。针对多颗激光导引星应当如何排布的问题，本文采用简化的地面层自适应光学几何模型作为系统性能评价函数，通过遗传算法优化获得不同湍流廓线下导引星的最优分布。同时，采用多进程、 Numba库和多线程提高海量大气湍流廓线下对整个系统性能的估计速度。利用上述方法，以一个视场为 14′的地面层自适应光学系统为例，用实测的大气湍流廓线数据分析了不同天文观测台址下湍流廓线与最优位置分布的关系。研究结果表明，同一台址下不同数目导引星的最优位置分布差异不大，其统计最优位置均呈中心一颗或角半径接近视场边缘的正多边形分布；不同台址下的导引星最优位置分布差异明显；大气湍流廓线测量的空间分辨率直接影响系统性能评价结果：其测量结果中的等效层数越多，导引星位置分布越接近规则的多边形。

本文针对谐振式光纤陀螺应用需求，提出一种基于激光器温度和 PZT协同控制的频率跟踪锁定控制方案，综合利用激光器温度调谐所具有的大范围、PZT电压调谐的高精度高动态技术优势，实现光纤激光器中心频率对谐振腔谐振频率的跟踪锁定。进行了透射式谐振信号的数学仿真，对温度和 PZT协同控制方案进行了硬件设计和算法仿真，重点分析了频率跟踪锁定方案中控制参数对锁定稳定性的影响情况。完成了激光器频率锁定系统的研制，实现了激光器中心频率对谐振腔谐振频率的高精度、长时间跟踪锁定，常温条件下 1 h频率跟踪锁定精度为 4.8×10-9，变温条件下 5.5 h频率跟踪锁定精度低至 9.74×10-8。上述研究工作为谐振式光纤陀螺长期性能提升奠定了重要的技术基础。

本文研究了采用纳米氧化锌棒掺杂的聚合物分散液晶(PDLC)的电阻抗谱特性及其传感应用。利用聚合物分散液晶薄膜具有稳固结构、能抵御机械冲击、容易制备等特点，在材料中掺杂纳米氧化锌棒，通过电阻抗谱性质分析，实现对极性分子如乙醇气体的传感功能。通过对比实验，研究分析了薄膜在遇到乙醇分子时的复阻抗谱的变化，并建立了电化学等效电路，发现该薄膜能有效地实现对乙醇分子的传感功能。并进一步分析研究了该检测传感的灵敏度和响应时间等特性。结果表明，以纳米氧化锌棒掺杂 PDLC薄膜有望作为检测乙醇等极性的气体传感器，具有高灵敏度、结构稳定、重复性高、易于制造等优点。

在微弧度级的大型望远镜中，抑制振动已经成为一项非常关键的技术。在微弧度级的大型望远镜中，抑制振动已经成为一项非常关键的技术。经典的反馈控制方法由于图像传感器本身具有采样频率低、积分时间长的特点使得控制回路的带宽受限的原因不能很好地抑制回路中的扰动，尤其是存在范围广、能量较大的宽带扰动。本文基于优化的力设计理念提出一种扰动抑制的 Youla控制器优化设计方法来提高系统的宽带扰动抑制能力。在可以获取到宽带扰动频率的情况下，该方法通过设计合适的 Q滤波器去适应宽带扰动，从而达到抑制扰动的目的。仿真及实验结果表明，相对于传统的比例-积分控制方法，该方法极大地提高了系统的宽带扰动抑制能力，增强了系统的闭环性能。此外，由于此方法模型依赖程度低、易于实现，故可以推广到许多工程实际中。

雾天拍摄的图像通常会存在对比度低、图像质量差的问题，而这些退化图像会对计算机视觉的应用产生显著的负面影响。针对这些问题，本文首次提出一种将光场与大气散射模型相结合的图像去雾方法。首先利用光场相机捕获多视角信息的优势提取散焦线索和匹配线索估计雾天图像的深度信息，并利用获取的深度信息计算场景初始透射率。然后利用场景深度信息构建新的权重函数，并将其与 1-范数上下文规则化相结合对初始透射率图迭代优化。最后利用大气散射模型对光场中心视角图像进行去雾以获得最终的无雾图像。在合成雾天图像和真实雾天图像上的实验结果表明，与现有的单幅图像去雾算法相比，峰值信噪比(PSNR)提高约 2 dB，结构相似性(SSIM)提高约 0.04，本文方法更好地保留了图像的结构信息，同时去雾后的图像较好地保持了图像的色彩信息，能获得更优的图像去雾效果。

水下无线光通信(UWOC)可为水下平台提供高速灵活的通信选择。本文介绍了 UWOC的基本链路构成，并指出 UWOC系统的优化方案。吸收、散射和湍流都会影响 UWOC的性能，深入研究信道特性可以指导发射器、接收器和相关信号处理技术的设计。UWOC性能还能够通过复用技术、单光子探测技术和对准系统等进行优化。功能全面的测试平台可以为 UWOC系统提供必要的测试环境，为海试与工业化应用奠定基础。本文期望能为 UWOC相关研究者带来帮助。