差分吸收激光雷达回波信号统计模型是研究差分吸收激光雷达系统的基础，但是现有的统计模型中均没有考虑大气湍流导致的激光闪烁对回波信号的影响。针对已有统计模型的缺陷和应用需要，综合考虑了大气湍流导致的激光闪烁、目标反射斑纹、接收噪声以及发射功率波动对回波信号统计特性的影响，提出了一种改进的长程差分吸收激光雷达回波信号统计模型，分析了该模型的统计特性。仿真结果表明大气湍流导致的激光闪烁对回波信号统计特性的影响十分显著，同时也验证了该统计模型比已有统计模型更精确、更符合实际。

利用高桥模型详细分析了多腔薄膜梳状滤波器的中心波长温度稳定性问题。发现由于多腔薄膜梳状滤波器的固体腔较厚而反射镜膜系的厚度相对较薄，因此膜系与固体腔之间的温度引起的弹性应力导致的膜系光学常数的变化已经不是主要影响因素，而固体腔材料的折射率温度系数引起的中心波长漂移对整个器件的影响较大。计算表明对于一个密集波分复用中使用的100 G信道间隔的三腔薄膜梳状滤波器而言，当固体腔材料(熔融石英)的折射率温度系数为1×10-5 /℃时，器件的中心波长漂移在-40 ℃～85 ℃的温度范围内可达±1 nm。

基于多光束干涉原理，推导出了高斯光束斜入射非平行法布里珀罗干涉仪射后的透射光强表达式，在此基础上，着重研究了高斯光束入射角的大小以及法布里珀罗干涉仪两反射端面的不平行度对透射光强分布的影响。研究结果表明

报道了对高斯型及指数型变耦合系数三波导耦合器的一些重要的全光开关特性进行的研究。利用四阶龙格库塔方法对指数型和高斯型两类变耦合系数三波导耦合器进行了数值计算。数值计算结果表明

研究了任意形状凸粗糙物体对高斯光束的相干散射特性。由平面波谱展开法推导出粗糙面高斯波束散射场表达式，并根据物理光学近似和稳相法原理得到相干散射截面的理论公式。与平面波解不同的是，在公式中引入了波束因子这一表征波束作用的重要参量，该参量与束腰半径、束腰中心与物体中心距离和物体照射面积以及入射、散射方向有关。最后数值计算了1.06 μm激光波束对粗糙球的散射，分析了波束因子，介电常量和极化状态对红外激光相干散射截面的影响，重点讨论了波束因子的变化规律。分析表明，当波束半径远大于物体尺寸时，波束入射的结果可退化到平面波情况。

利用溶胶凝胶法在MgO(001)衬底上获得C轴择优取向的铁电铌酸锶钡(SBN)薄膜,主要介绍MgO(001)衬底上SBN60薄膜及掺入的K离子与Nb离子摩尔比例为1∶3的SBN60薄膜横向电光系数r51的测量，实验测得不掺K的SBN60薄膜r51值为37.6 pm/V，掺K的r51值为58.5 pm/V。并由此设计一种基于MgO(001)衬底上的马赫曾德尔型SBN60薄膜波导调制器，计算出在633 nm时，掺K比例为1∶3的此种波导调制器半波调制电压值为10 V，不掺K的半波电压值为16 V，结果说明掺入K离子能增加薄膜的横向电光系数并有效的减少波导的半波调制电压。

SiO2薄膜由电子束蒸发方法沉积而成。用GPI数字波面光学干涉仪测量了不同沉积条件下玻璃基底镀膜前后曲率半径的变化，并确定了SiO2薄膜中的残余应力。在其他条件相同的情况下，当沉积温度由190 ℃升高到350 ℃时，SiO2薄膜中的压应力由-156 MPa增大为-289 MPa。氧分压由3.0×10-3 Pa升高到13.0×10-3 Pa时，SiO2薄膜中的应力由-223.5 MPa 变为20.4 MPa。通过对薄膜折射率的测量，发现薄膜的堆积密度随沉积条件的改变也发生了规律性的变化。应力的变化主要是由于沉积时蒸发粒子的动能不同，导致薄膜结构不同引起的。同时，在样品的存放过程中，发现随着存放时间的延长，薄膜中的应力表现出了由压应力状态向张应力状态演变的趋势。

超分辨技术因其可以超越经典的衍射极限而为人们所熟知，并且在光存储和共焦扫描成像系统中有着广泛的应用。把由两个偏振器和一个圆对称的双折射元件组成的径向双折射滤波器引入超分辨技术，借助琼斯算法推导出其光瞳函数的表达式。由分析得出通过改变径向双折射滤波器中偏振器的偏振方向和双折射元件的主轴之间的夹角，即可实现光学系统的横向超分辨或轴向超分辨。同时对评价该器件超分辨性能的参量第一零点比、斯特尔比和旁瓣强度抑制比做了详细的讨论。该滤波器用于超分辨技术的优点在于其制作不涉及相位的变化而比较简单，且费用比较低。缺点是旁瓣能量过高，但可以通过采用共焦系统来抑制。

为了更加符合眼睛的解剖学结构，用建立的层状结构晶状体模型代替了Hway-Lan Liou眼模型中的折射率连续变化的晶状体模型，从而建立了新的眼睛模型。在这个新的层状晶状体模型中，最外层前后表面的非球面系数与解剖学数据相符。由于层状结构使光线追迹具有特殊性，因此用C语言编制了光线追迹程序，并对此眼睛模型的光学性质进行了研究。结果表明，晶状体层数较少时，眼睛的球差曲线出现翼状结构，即层状晶状体的引入使眼睛具有多焦性，并对这种现象进行了解释；具有层状结构晶状体的眼睛和具有折射率连续变化的晶状体的眼睛能够给出等价的球差结果。

高性能极紫外、软X-射线单色仪的研制对高亮度同步辐射光源的应用具有十分重要的意义。对Itou的变线距平面光栅单色仪作了详细的分析研究，发现它的光栅工作曲线几乎与单色仪的入、出射臂长度等参量无关，仅取决于单色仪设计的边界条件。其曲线方程和SX-700单色仪的完全类似。该单色仪不仅具有很好的光栅效率和高级次谐波抑制性能，而且有利于几条光束线共享一个电子储存环窗口的光路优化设计。

偏振模色散效应严重制约着长距离高速光纤通信的发展，偏振模色散的自适应补偿成为光通信领域研究的焦点。利用两阶段偏振模色散补偿器，采用6个自由度的粒子群优化算法(PSO)，通过在线监测搜索光纤链路信号的偏振度极值作为反馈控制信息，在40 Gb/s归零码高速光纤传输链路中成功实现了ms量级的偏振模色散自适应补偿。补偿前后采用庞加莱球法测量光纤链路中偏振模色散量，测量结果表明在信号中心波长1560.5 nm处, 差分群时延补偿前后测量值分别为21 ps和1.3 ps,而二阶偏振模色散补偿前后测量值分别为266 ps2和43.5 ps2。补偿后实验链路中的一阶和二阶的偏振模色散同时得到不同程度的补偿，并且系统的总的功率代价在误码率为10-9时小于1 dB。

偏振变换器作为一种重要的光学器件，以其高偏振变换精度、低成本、低插入损耗以及控制算法简单的特性在相干光纤通信和高速光纤通信领域具有十分重要的地位。提出了利用两个λ/4波片和一个λ/2波片的三波片组合实现任意偏振态变换的新方法。用改进的三维庞加莱球方法――偏振态投射平面的二维几何方法分别推导出了λ/4+λ/4+λ/2组合以及λ/2+λ/4+λ/4组合实现任意偏振态变换时每个波片的位置参量计算公式。研究结果表明

报道了对10 Gb/s恶化数据信号的全光3R(再放大、再定时、再整形)再生的实验研究。针对利用基于半导体光放大器的注入锁模环形激光器进行时钟恢复时的码型效应问题，提出了利用梳状滤波器对信号进行预处理。利用这个技术极大的减小了由于码型效应造成的时钟信号的幅度和时间抖动，从恶化的数据信号中恢复出无码型效应的高质量光时钟脉冲。信号整形的关键是光判决门，性能良好的判决门可以进一步提高信号的消光比、减小抖动。研究了基于电吸收调制器的信号再整形。利用上述器件构成的3R再生器，实现了10 Gb/s恶化信号的全光3R再生。

对高频CO2激光脉冲方法在弯曲不敏感光纤中写入的长周期光纤光栅的弯曲特性进行了研究，发现其谐振峰幅值对弯曲相当敏感，为普通光纤中写入的长周期光纤光栅的2.8倍，并且谐振波长和谐振峰幅值在圆周方向上呈现的对应规律与普通光纤不同，即谐振峰幅值最敏感方向所对应的谐振波长对弯曲不敏感。根据该现象，提出了一种利用调节其弯曲度来实现增益控制的可调增益均衡器方案，并进行了实验验证，该方法实用、简单。

简述了光学合成孔径成像系统的原理，合成孔径成像系统在获得高截止频率的同时，降低了系统的中频性能，在空域表现为点扩展函数次峰增加。然后运用两点分辨率和光学传递函数对衍射受限光学合成孔径成像系统的像质评价问题进行了分析，指出了瑞利判据、斯派罗准则和“门限”判据的不足，认为当点扩展函数次峰大于主峰的0.5倍时，合成孔径系统与单孔径系统相比将失去优势。以光学传递函数为标准，分析三孔径合成系统子孔径尺寸、相互间距与等效系统孔径尺寸之间的关系。当子孔径直径不变时，随着其所在圆半径的增大，实际截止频率先增大，然后减小。

研究了不同尺寸吸收体产生的光声压的频谱特性

根据耦合模理论，给出了1×N信道微环谐振波分复用器(MRRWM)的光强传递函数通用公式，并分析了微环谐振波分复用器的传输特性。利用参量优化结果，在中心工作波长约为1.55 μm、波长间隔约5.6 nm的情况下，对1×8信道硅基聚合物微环谐振波分复用器进行了数值模拟。计算结果表明，该器件具有以下优良的性能

提出了一种新的等效折射率方法，可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发，通过严格的数学推导，得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中，几乎无任何近似，因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度，而且不受波导截止条件的限制，并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon-on-insulator)脊型光波导为例，给出新方法的一个具体等效实施过程，比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率，结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后，文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。

双包层光纤激光器中多采用法布里珀罗(F-P)线形腔结构，谐振腔为一只二向色镜和光纤端面菲涅耳反射镜(反射率约为4%)构成，这属于一种有缺陷的腔结构，其稳定性不好，产生激光的波长很难得到有效控制，后腔镜不能精确选择激光器的输出波长，激光器的输出谱线较宽。在某些对激光波长有明确要求的应用中,该结构会受到限制。采用布拉格光纤光栅作腔镜，利用其窄带滤波特性，可以得到窄线宽的激光输出, 目前报道的作为腔镜的布拉格光纤光栅为在单包层光敏光纤上制作而成，然后分别将不同反射率的光纤光栅与双包层增益光纤熔接，这给腔镜与双包层光纤之间带来很大的耦合损耗，影响了激光器的功率输出。该文报道了用相位掩模法在双包层光纤芯上写入了布拉格光纤光栅，并把此光纤光栅做为后腔镜,对长度为10 m、20 m的D形掺Yb3+双包层光纤激光器进行实验研究，在1058 nm附近得到稳定的窄线宽激光输出,3 dB带宽为0.329 nm。激光器最大输出功率为570 mW。最后对实验结果进行了理论分析。

利用谐振腔的稳定条件对激光二极管侧面抽运的Nd∶YAG锁模直腔的稳区特性和谐振腔内的光斑分布进行了分析。根据对腔参量的分析，选取合适的腔参量设计了一个简单的侧面抽运直腔，该谐振腔腔形简单，没有像散，振荡光模式好，有利于激光器的锁模运转。实验中采用国内自行研制的半导体可饱和吸收镜，实现了激光二极管侧面抽运半导体可饱和吸收镜锁模Nd∶YAG激光器的连续锁模运转，平均输出功率为2 W，锁模脉冲宽度为10 ps,重复频率为100 MHz。结合实验结果进一步讨论了半导体可饱和吸收镜的一些参量如饱和恢复时间、调制深度等对实现稳定连续锁模的影响。

从频域全场方程出发研究了色散平坦渐减光纤中超连续谱(SC)的产生。结果表明，色散平坦渐减光纤的初始色散和色散斜率对超连续谱的产生有重要影响，当超连续谱宽度小于某一特定阈值时，谱宽随初始色散或色散斜率显著变化；而当超连续谱谱宽大于此值以后，谱宽随这两个参量的变化较缓慢。并且发现色散递减曲线为凸型的光纤比色散线性递减的光纤更有利于产生宽的超连续谱；而色散递减曲线为凹型的光纤不利于形成宽的超连续谱。计算表明经过优化选择光纤的色散参量，可以得到谱宽达330 nm的超连续谱。

对周期性极化高掺镁铌酸锂倍频过程进行了准相位匹配倍频理论研究。在室温下通过外加电场极化法，用较低的极化开关电场～5.5 kV/mm，在厚为1 mm、长为10 mm、宽为10 mm的掺镁铌酸锂基片上成功地制备了周期为5.8～7.3 μm(间隔0.3 μm)的一阶准相位匹配倍频周期性极化光学微结构。将温度控制在70 ℃左右，以波长为1.064 μm的Nd∶YAG激光为基频光源，对所研制的光学微结构样品进行倍频通光实验验证。当入射基频光为920 mW时，可以获得约15 mW的532 nm准连续倍频蓝光输出，其归一化转换效率高达1.77 %/W。

报道了两个增益开关调制的法布里珀罗半导体激光器互注入锁定实验方案，可产生双波长可调谐光脉冲。该装置对两个结构基本相同的法布里珀罗半导体激光器做增益开关调制，产生多模光脉冲输出；然后利用两个光纤光栅作为滤波元件，通过调节可调谐光延迟线(VODL2)，可使得双波长光脉冲在两个法布里珀罗激光器之间相互注入锁定，从而在输出端得到高边模抑制比的双波长光脉冲输出。然后再通过应力作用在两个光纤光栅上以改变它们的反射波长和适当调整另一个可调谐光延迟线(VODL1)长度，可得到不同的双波长的光脉冲输出，而重复频率保持524.6 MHz不变。在13.2 nm调谐范围内边模抑制比高于25 dB，系统稳定且波长调节方便。

在摩尔分数组成x(BaO),x(Ga2O)，x(GeO2)为0.20,0.15,0.65的玻璃中，分别以摩尔分数0.05,0.10,0.15和0.20的BaF2替代BaO，研究了氟化物对玻璃折射率和光吸收性质的影响。结果表明，在玻璃中加入氟化物，玻璃折射率和色散降低，玻璃的紫外吸收边向短波侧迁移，而红外吸收边无明显变化。不含氟化物的氧化物玻璃中含有大量的OH基，这些OH基在2.24 μm、2.97 μm和4.23 μm附近引起光吸收，在含氟化物的玻璃中，2.24 μm的吸收峰消失，而2.97 μm和4.23 μm附近的吸收大大减弱。讨论了各OH基吸收峰的起源，利用计算机技术对2.97 μm附近的OH基吸收峰进行了高斯峰分离。玻璃在2.24 μm的弱吸收可能来自H2O分子的一个伸缩模和两个振动模的结合(ν+2ρ)，4.23 μm吸收带是由与非桥O形成强氢键的OH基(T-OH…O--T)伸缩振动引起，而中心位于2.7～3.2 μm的OH吸收带为受不同程度氢键影响的OH基伸缩振动吸收，这些吸收带叠加导致OH吸收带出现非对称性加宽，吸收中心随玻璃中OH含量不同发生移动。

在多孔阳极氧化铝(AAO)模板中分别沉积金属镍(Ni)、钴(Co)，制备了Ni/AAO和Co/AAO纳米有序阵列复合结构，对其光吸收特性进行了比较研究。实验结果表明，相同结构参量的模板中，Ni、Co纳米粒子的表观形状随沉积时间的变化规律基本一致，但Co/AAO及Ni/AAO复合结构的光吸收特性却有较大差异。Ni/AAO复合结构表现出间接带隙半导体的光学特征，而Co/AAO复合结构具有直接带隙半导体的光学特征。同时，随金属沉积量的增加，Ni/AAO吸收边的红移量仅约为13 nm，而Co/AAO复合结构的吸收边红移量却超过了80 nm。用Maxwell-Garnett(M-G)理论分析了导致二者光吸收特性存在较大差异的主要原因。

地面模拟研究了JGS3光学石英玻璃在真空、热沉和能量低于200 keV的低能质子辐照下表面光学性能变化的基本规律，并建立了辐照损伤色心演化的动力学唯象模型。试验结果表明,大通量低能质子辐照对石英玻璃表层具有明显的表面损伤效应。随着辐照吸收剂量的增加,光密度变化先以线性规律迅速增加,加进一步增加时逐渐呈现饱和趋势；采用较高能量辐照作用后光密度变化出现饱和趋势的拐点提前,且饱和数值降低。根据对试验结果的分析，建立了低能质子辐照下石英玻璃色心演化的动力学模型，并给出了光密度变化的表达式。采用模型结果进行数学模拟，模拟曲线与试验结果曲线相似。因此所建立的动力学模型可以用来定量描述低能质子辐照下石英玻璃光学性能随辐照吸收剂量的变化规律。

利用受激布里渊散射相位共轭技术，补偿激光大气传输过程中由于大气湍流等因素所造成的激光波前畸变，并且引入速度补偿镜方法，对模拟运动目标进行激光跟踪瞄准。利用高斯光束的无限腔长相位共轭腔理论分析了这种跟瞄方法的可行性。在室外1.27 km距离，进行了在轨运动目标跟踪瞄准的原理性实验研究，实验结果表明，利用受激布里渊散射相位共轭技术和速度补偿镜方法，可以实现对在轨运动目标的跟踪瞄准，并且通过此方法，可以把激光能量能较好地集中于目标上一个很小的区域内。到达目标的最大共轭光能量为24.0 mJ。

研究了高速色散控制准线性传输系统中的信道内交叉相位调制和信道内四波混频等非线性相互作用，分析了信道内交叉相位调制导致定时抖动和信道内四波混频导致振幅抖动随距离和色散分布强度变化的规律，然后运用快速傅里叶变换法分析了信道内交叉相位调制导致的25-1的伪随机码流的定时抖动和振幅抖动及寄生脉冲的产生，证实了理论分析。最后通过数值模拟实现了色散分布强度为127的强色散控制系统中准线性脉冲序列1600 km的稳定传输，结论对用标准单模光纤实现高速传输具有重要意义。

研究了掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的特性。利用重叠因子将980 nm光抽运的掺铒玻璃波导放大器四能级模型的速率传输方程进行化简，在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下，利用数值模拟的方法，得到了掺铒玻璃波导放大器的增益与Er3+离子浓度、抽运功率、波导长度等参量之间的关系曲线；同时模拟出放大自发发射曲线并与实验测量结果进行比较。结果表明在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下，理论结果和实验测量结果是一致的。同时看到，选择合适的铒离子浓度是制作掺铒玻璃波导放大器的关键；并且为了全面发挥掺铒玻璃波导放大器的性能，需要抽运功率、波导长度等各个参量配合起来。