从能流分析出发, 对飞秒超短脉冲激光与金属平面靶相互作用的机制进行了理论研究, 对其中主要物理过程的能流损耗作了详尽的分析, 并根据一维、 双温热扩散模型推导了自由电子温度随时间变化的函数关系。 并从理论上推导了超短脉冲近似假设成立的脉宽范围和在此条件下自由电子所能达到的最高温度表达式。

计算了双层介质球体的光作用力。 结果表明, 双层结构内外层相对折射率和相对厚度的变化都将影响光作用力的大小。 特别是当内层折射率大于外层折射率时, 减小内层半径可得到一较小区域, 在此区域光镊系统刚度将得到有效提高, 可实现对双层介质球体的稳定束缚； 而当内层折射率小于外层折射率时, 随内层半径的减小, 介质小球可能有两个稳定平衡点出现。

实验测定了激光二极管抽运的Nd:YVO4、 Nd:YAG和Nd:YAP环形单频激光器的强度噪声谱, 并与激光器的量子理论模型计算结果作了对比。 研究表明, 激光二极管抽运的单频激光器输出的激光并非相干态光场, 在几百kHz的频率上存在高于量子噪声几十dB的弛豫振荡, 而在远高于弛豫振荡的频率范围达到量子噪声基准, 且随抽运功率的增大, 弛豫振荡的频率将向高频方向移动, 而弛豫振荡的幅度减小。

构造出了非简谐振子湮没算符N次幂(N≥3)的N正交归一本征态, 并且研究了它们的数学性质及其高次方压缩特性。 其结果表明, 它们能组成一个完备的希尔伯特(Hilbert)空间； 且当N为偶数时, 这些本征态均可呈现M次方压缩效应［M=(n+1/2)N, n=0, 1, 2, …］。

引入非科尔莫戈罗夫(Kolmogorov)湍流情况下的归一化相位空间功率谱, 针对G倾斜和Z倾斜两种情形, 分别推导了非科尔莫戈罗夫湍流情况下光学波前的到达角起伏方差与相位空间功率谱指数下降因子β和归一化大气湍流相干长度ρ0之间的关系。 结果表明, 对于2<β<4, 非科尔莫戈罗夫湍流情况下光学波前的到达角起伏方差随着β的增加而增大, β相同时, G倾斜方差总是小于Z倾斜方差。

分析自适应光学系统的控制残余方差与控制带宽的关系。 对于存在时间延迟的自适应光学系统, 推导了计算大气湍流控制残余方差的近似公式, 并给出了有探测噪声情况下确定系统最优控制带宽的公式。 以61单元自适应光学系统为例, 讨论了实际自适应光学系统中控制带宽的优化选择问题。

光电成像系统对周期目标欠抽样成像时, 由于频谱混淆将产生莫尔条纹式的赝像。 介绍了利用两帧不同抽样频率下的混淆图像以减少莫尔赝像恢复原周期目标的双倍率方法, 并给出了计算机模拟结果。

对零相关相位板匀滑散斑的特性进行了理论分析和数值计算, 结果表明尽管零相关相位板是针对入射场为平面波而设计的, 但在入射场的振幅和相位有一定起伏的情况下, 其远场光斑的散斑对比度明显低于采用随机相位板的情形。 因而, 用零相关相位板匀滑散斑是一种更为有效的方法。

利用部分相干光成像理论, 推出傅科(Foucault)刀口相位检测时非相干光入射情况下的像面光强分布。 分析表明, 在一定条件下, 可得到输入物函数相位变化率分布的信息。 同时提出一种获取物体相位变化率信息的装置, 并分析了该装置的成像情况。

对具有等腰三角形齿结构的线性结构光编码的三维面形测量技术(LCP)进行了研究, 给出了相位测量原理及公式, 并通过对人头石膏模型的实测验证了这种测量方法是实用可行的。

运用微扰理论探讨了光子扩散成像的线性平移不变性, 阐明了光子扩散成像用于生物组织这一高散射介质结构与功能成像的信号形成机理。 光子扩散成像所得的图像是介质内部异常结构通过光子扩散成像系统的响应。 光子扩散成像系统的作用可用一个脉冲响应函数来表征。

对一维开口比为1/M(这里M为大于1的正整数)的矩形光栅, 建立了一组新的在分数塔尔博特(Talbot)距离上计算其菲涅耳衍射光场分布的简单方程。 在该方程中考虑了光栅结构与分数塔尔博特距离的联系, 显然比迭代方程和基于距离的方程更方便地描述分数塔尔博特效应。 给出了一种研究光栅分数塔尔博特效应的新途径。

报道了利用Nd:YAG激光器二次谐波532 nm及基频波1064 nm作抽运源, 采用临界及非临界相位匹配方式抽运KTP光学参量振荡器的实验结果。 实验中获得了具有实用价值的1.53～1.84 μm人眼安全激光, KTP光学参量振荡器输出总能量最大达130 mJ, 最高能量转换效率64%。 分析比较了调谐范围、 离分角、 接收角、 阈值及转换效率, 讨论了离分角对参量输出的光束质量、 转换效率的影响。

用高亮度激光二极管作抽运源, 研究了连续、 腔内倍频和被动调Q Nd:GdVO₄激光器的输出特性。 在抽运功率为881 mW时获得了119 mV的连续绿光输出, 光-光转换效率13.5%。 用Cr⁴⁺:YAG作可饱和吸收体实现了Nd:GdVO₄激光器的被动调Q运转, 脉冲宽度为116～24 ns, 重复频率在500 kHz～1.8 MHz范围内可调。

用近代光学方法, 对散射板干涉仪的基本光路进行了严格分析。 用傅里叶光学证明先散射后透射与先透射后散射两条光路传播光的等价性, 给出存在波像差时这两条光路的变化。 而后用统计光学方法讨论了干涉条纹产生的机理以及干涉条纹对比度与两块散射板透过率相关性之间的关系, 建立了散射板干涉仪的干涉条纹公式。 分析结果与实验现象相符合, 并可以解释以往理论不能解释的现象。

引入光学材料的规化热差系数T和规化色差系数C, 得到对无热差光学系统设计的材料选择具有指导作用的T-C图。 提出基于热差互补原理的无热差光学系统设计方法, 建立了一组既消热差又消色差的方程组。 给出了应用这种设计方法设计的密接三片和三分离两种结构型式的无热差系统在不同温度时的像面位移、 垂轴像差和各色传递函数曲线。

研究了衍射光学元件的温度效应以及混合光学系统的消热差设计方法, 给出了视场4.2°、 冷光栏效率100%、 温度范围在-30～70℃的红外折射/衍射混合消热差系统的设计结果。

研究二维多通道并行超声波与光波相互作用的机理, 推导并求解了二维多通道声光相互作用的耦合波方程。 分析了二维多通道声光相互作用中各通道的主衍射和二维多通道声光互调制的线性和非线性效应。 研制了二维多通道声光器件, 测试了器件的各种特性, 实验结果与理论分析相符。 并且用二维多通道布拉格声光调制器实现了光学矩阵-矢量运算。

提出了基于两点法的精密移动台滚转角测量新方法, 可以将移动台滚转角误差与参考镜角形状误差分离开来。 实验结果表明, 滚转角误差的测量重复性精度可达0.05", 这个值是由测量系统稳定性决定的。

从理论上推导了线阵CCD相机间歇细分采样和连续细分采样成像所得到的光电图像调制度和调制传递函数公式, 并讨论了这两种采样方法对提高动态成像调制传递函数的不同效果, 分析比较了它们的特点和工程应用的可能性。

研制了一台双波长米氏散射激光雷达, 用于532 nm和1064 nm两个波长对流层气溶胶消光系数垂直廓线的长期探测。 介绍了该激光雷达的技术参数和总体结构, 叙述了各部分的结构和工作原理, 给出了合肥地区对流层气溶胶测量的若干典型结果。

对X射线激发下的PbWO₄晶体发光强度的温度依赖关系(110～300 K)进行了研究, 对其I-T曲线中的结构结合热释光进行讨论, 利用陷阱解释了I-T曲线中‘反常’结构存在的原因。

利用二次谐波产生技术研究了氧化铟锡薄膜的非线性光学特性。 氧化铟锡薄膜中多晶晶粒的优先取向, 使其产生了非常强的二次谐波信号, 并且在一定的薄膜厚度以上, 随薄膜厚度的增加二次谐波信号显著增强。 由于多晶晶粒的优先取向使得薄膜基板平面内存在着非常明显的非线性光学各向异性。

提出并实验研究了采用压电陶瓷调制的光纤环形镜与光纤光栅结合的新型波长选择性光纤开关, 获得了开关动态范围大于16 dB、 波长选择端口插入损耗小于0.5 dB的实验结果。 研究表明光纤环形镜干涉臂长的平衡是器件的关键。

讨论了频谱泄漏对傅里叶变换轮廓术测量精度的影响。 由于用傅里叶变换轮廓术进行三维面形测量时, 测得的变形光场是空间有限函数, 故离散傅里叶变换时先要进行周期拓展, 如果拓展周期选择不当, 拓展后的条纹将不连续, 对之进行傅里叶变换会产生频谱泄漏。 文章从理论上推导了拓展周期与变形结构光场频谱泄漏之间的关系, 给出了由泄漏引起的视场边缘误差的计算模型和定量分析。 提出采用条纹外插以减小泄漏误差的方法, 计算机模拟及初步实验证实了该方法的有效性。

研究了色散缓变光纤中调制不稳定效应, 得到了增益谱与光纤纵向色散参量的一般关系式。 结果表明, 色散缓变光纤较常规光纤具有较宽的增益谱。 选取色散缓变光纤的色散参量可以获得较大的增益带宽。 数值模拟显示, 利用色散缓变光纤中的调制不稳定性可以产生高重复率的基本孤子脉冲串。