提出将湍流三维密度场数据用张量表示，利用高阶奇异值分解得到的较大奇异值及对应特征向量对其进行降秩处理，获得湍流密度场的最佳近似，从而实现了对三维湍流密度场空间大尺度相干结构的提取。降秩近似后的结果保留了原始流场的主要信息，对气动光学效应的仿真结果表明，重构流场能够较好地反映原始流场对光传输的影响。

采用蒙特卡罗方法，根据团簇-团簇凝聚(CCA)模型对随机取向且具有分形结构的煤烟气溶胶粒子进行了仿真模拟，利用离散偶极子近似(DDA)方法计算了随机取向的煤烟气溶胶粒子从紫外到红外波段的吸收、散射与消光效率因子，得到了太阳辐射波长、原始微粒的粒径和数目对煤烟气溶胶粒子的消光特性影响规律。通过将所得数值结果与T矩阵方法的数值结果进行比较发现，两种数值方法计算的结果非常相近，这验证了所用DDA方法的正确性。研究表明，炭和灰凝聚粒子对太阳辐射存在着不同程度的消光作用，其消光影响主要集中在紫外到近红外波段；随机取向的煤烟气溶胶粒子对太阳辐射的消光特性受基本粒子数量和粒径的影响比较大。

基于三维耦合波理论并利用二维Runge-Kutta数值法，研究了空间域和时间域都为高斯分布的脉冲激光光束经边界形状被截取后的体全息光栅(VHG)的衍射特性，分析了再现过程中入射参考光的偏振态及光栅边界形状的改变对衍射光束在频谱域和时间域分布以及衍射效率的影响。计算结果表明，通过对VHG边界形状进行合理的截取，控制读出光束的偏振态，并恰当选择入射光的脉冲宽度，可以改善脉冲衍射光束在频谱域和时间域的分布情况，获得衍射效率更高，光束质量更好的衍射光脉冲。

提出一种新型四倍频技术用于单边带光载毫米波信号的产生。该技术使用一个双平行马赫曾德尔调制器(DPMZM)实现四倍频的单边带调制，通过微波移相和双平行马赫曾德尔(MZ)调制器偏置点控制，产生出包含载波边带和两个二阶边带的光谱，用光滤波器滤除光载波后得到频率为四倍微波本振频率的光载毫米波信号。基于上述技术，搭建了光载射频(RoF)传输实验系统，该RoF系统用10 GHz微波源产生了40 GHz的光载毫米波并承载了1 Gb/s的基带数据。实验结果表明，光载毫米波信号经20 km标准单模光纤传输后，功率代价仅为0.8 dB。

报道了一种基于偏芯结构的双芯光纤制作的长周期光纤光栅，研究了在这种双芯光纤中写入相同结构的长周期光纤光栅的模式耦合特性，这种双芯结构能够将两个平行的长周期光纤光栅集成在一根光纤中。通过模拟计算发现在光纤圆周横截面不同方位进行曝光，可获得不同的光栅透射谱，通过利用CO2激光脉冲曝光方法实现其制备，实验得出了采用单侧曝光方法在偏芯结构的双芯光纤上制备长周期光纤光栅的最佳写入方式。通过理论分析和实验的对比，结果表明，双芯长周期光纤光栅透射谱依赖于在双芯光纤圆周上的曝光方向。

提出了一种新型光纤氢气传感器的制作方法。将光纤的包层侧边部分抛磨成“D”形状，用磁控溅射法在表面镀上钯(Pd)和Pd/WO3氢气敏感薄膜，制作出了倏逝场型光纤氢气传感器。实验结果表明，镀有Pd/WO3复合膜的传感器具有较好的线性关系和可重复性，单模光纤比多模光纤稳定性好。

提出利用变形光子晶体光纤实现矩形光源和普通单模光纤的高效耦合，变形光子晶体光纤矩形芯一端连接矩形光源，圆形芯一端连接普通光纤。首先利用光束传播法计算了此结构的耦合效率；然后通过堵孔、充气和加热的方法，实现了矩形芯到圆形芯的变形光子晶体光纤的制作。模拟结果显示，该耦合方式优于矩形光源与普通单模光纤的直接耦合，可将耦合效率提高3.9 dB以上。实验结果表明，利用这种耦合方式连接矩形光源与普通单模光纤是完全可行的。

相位噪声是相位调制格式(PSK)光通信系统的主要信号损伤来源之一。简要介绍了线性相位噪声及非线性相位噪声的主要来源；通过理论推导分别得到了由多个级联放大器的自发辐射(ASE)噪声导致的线性相位噪声的概率密度函数(PDF)以及由于克尔效应导致的非线性相位噪声的PDF；用Matlab编程软件进行多次数值统计得到了线性相位噪声、非线性相位噪声以及光纤传输系统中总的相位噪声的概率分布，并与理论结果及高斯分布模型进行了比较。结果表明，当入射信号光功率较低时，链路中线性相位噪声占优势，高斯分布模型能较准确地反映实际链路中的相位噪声分布；而当入射信号光功率较大时，链路中非线性相位噪声将占优势，采用高斯分布模型不再准确。

设计和制作了基于晶体双折射的自由空间90°光学桥接器，用于在空间相干激光通信接收机中实现信号光束和本机振荡光束的混合并产生90°相移四通道合成光束输出，实现空间2×4 90°桥接，以进一步进行光电变换及信号解调和锁相。研制的晶体双折射2×4 90°光学桥接器由四块结构相同的双折射平板，一块相位延迟平板和一块检偏双折射平板组成。外差测量证明晶体双折射2×4 90°光学桥接器运行准确有效，性能稳定可靠，并给出了相位补偿和进一步的优化方案。晶体双折射自由空间光学桥接器适用于自由空间相干激光通信，对于未来星载激光通信终端实现小型化、轻量化、低功耗和高码率具有实际意义。

理论与仿真研究了基于有源光纤环形腔内相位调制的能提供多个光载毫米波的光源设计与特性。通过光相位调制指数, 输出/输出耦合器的耦合系数，腔的环程净损耗和带通滤波器带宽的最佳均衡设计，获得了48个具有较好幅值均匀性的40 GHz光载毫米波。光载毫米波相位噪声影响的分析结果显示：当输入激光线宽小于100 kHz，腔长小于4 m时，毫米波信号的频宽可小于100 Hz。给出了调制电压，光放大器增益和腔长的扰动与光载毫米波幅值稳定性之间的定量关系。

为解决光谱分析及超光谱成像、医学和**侦察等系统应用中有序密排光纤变维器(OFDTE)存在的定位精度低的问题，利用单晶硅材料的晶格特点和微机电系统(MEMS)的精确定位技术，提出了制作高精度光纤变维器的光纤平面排布方法。分析了系统误差，研究了光纤排列、固化、研磨抛光及封装工艺，制作了2000根光纤的1×2光纤变维器。测量结果为线列端长度累计误差为0.5 μm；局部高度误差小于0.15 μm；器件端面表面粗糙度均方根值小于0.9 nm；在2000周期范围内，光纤阵列端面纵向位置误差最大值为190.5nm；表面未镀膜的光纤变维器的透射率为51.46%。经过随机振动后，器件的断丝率增加0.1％。通过-40 ℃~40 ℃温度循环实验，器件结构及性能未发生变化。

研制了高速电光晶体开关阵列数字光束扫描器。光束扫描器由电光分束单元和偏转棱镜阵列构成。电光分束单元是通过铌酸锂电光开关与偏振分光棱镜的组合实现。电光分束单元按照多级级联和空间组合构成3×3矩形光束扫描阵列。光束扫描阵列后加棱镜阵列使光束产生需要的角度偏转，可以实现远场大范围光束阵列扫描。同时可以实现激光光束扫描和跟踪的实时可编程控制。系统的实验研究表明光束扫描器的设计参数与实验测量结果吻合。

快速自动对焦是机器视觉和数字视频系统中的关键技术。根据光学离焦成像模型，提出了一种基于微分图像自相关的快速自动对焦方法。首先利用拉普拉斯算子对离焦图像进行无方向二阶微分并求微分图像的自相关，然后从自相关图的环形槽鉴别出光学系统点扩展函数的半径，即离焦图像的弥散斑半径，最后依据离焦图像弥散斑半径与离焦量的几何光学关系推导出光学系统正确的对焦位置。实验结果显示该方法适用了任何目标，能够以较高的精度估计出弥散斑半径，并推导出离焦量，从而实现快速自动对焦。这种算法仅需要2幅离焦图像，相对于传统的基于图像清晰度评价函数的对焦方法，减少了计算量，提高了速度，降低了系统复杂度。

傅里叶望远术(FT)是一种用多束间距不同、频率受调制的激光干涉照明远距离目标，通过解调反射的强度时序信号来重构图像的主动成像技术。提出了一种基于全相位快速傅里叶变换(apFFT)谱分析的傅里叶望远术图像重构是一种全新的回波信号处理方法，通过对回波信号做全相位傅里叶变换，能准确地直接提取信号的相位和振幅信息，再结合相位闭合算法消除畸变相位，重构目标图像。与传统的傅里叶望远术数据处理方法相比，不需要对信号频率做精确估计，从而避免了频率误差带来的影响。这对于实现低轨道快速运动目标成像，以及在一定程度上消除移频器的移频误差和大气湍流的活塞抖动效应是非常有利的。数值仿真验证了该方法的可行性，并且通过信号存在白噪声和频率误差两种情况下与传统方法的对比，显示了其具有良好的消除频率误差能力，同时抑噪性能并不会下降。

S-CIELAB模型和iCAM模型都通过计算失真图像与原图像之间的色差对图像质量进行评价。S-CIELAB模型的空间滤波补偿了人眼视觉系统的空间混合效果。iCAM模型除了考虑空间混合效果之外，还考虑了色适应等色貌现象对图像质量评价的影响。基于视觉评价实验，选择了3幅颜色内容对比比较鲜明的图像，研究了两种模型对图像质量评价结果的有效性及准确性。研究表明，iCAM模型色差计算结果比S-CIELAB模型更符合人眼视觉实验结果。

调制传递函数（MTF）被广泛用于定性和定量地描述一个光学成像系统成像本领。事实上有多种不同的方法可以获取成像系统的MTF。提出了一种新型线扩展函数（LSF）拟合模型用于计算MTF。函数模型中的各个参数可以使用非线性最小二乘法来确定。与以前提出的函数模型相比，不论在何种噪声条件下，该函数模型的MTF计算结果总与参考值最为接近。使用该函数模型计算退化图像的MTF，并将其应用于降质图像的复原，实验结果证明了计算值的可靠性和用于图像复原时的有效性。

为了提高提升框架下整数小波变换(IWT)对图像的有损编码效率，需要在提升步骤中引入缩放因子。但是，缩放因子通常为无理数，需增加3个额外的提升步骤用以保证变换结果的整数特性，这不仅增加了计算复杂度而且加大了截断误差对图像压缩的影响。提出一种结合最优缩放框架与四叉树分割的图像编码算法，在对图像进行无缩放因子的整数小波分解后，各子带仅乘一次缩放因子，降低了变换的计算复杂度。在编码过程中，利用新的四叉树分割框架提高重要系数的搜索效率。实验结果表明，新算法不仅获得了较好的图像有损压缩效率，而且较一般IWT具有更低的计算复杂度，对今后遥感与医学图像压缩具有一定价值。

为了突破水下距离选通系统成像的景深局限，综合借鉴激光雷达成像理论与图像重构过程中的优点，结合实验室水下激光距离选通成像系统的实际情况，具体分析了通过水下选通序列图像获取距离信息的过程。针对不同水质产生的不同水下选通图像特点采用目标与背景相减、相邻图像按周期加微小时间偏移量取极值然后层层递进重构以及分割重构等算法进行处理，并用不同距离的选通序列场景“切片”对该算法进行了实验验证，最终重构成一幅包含8.2~13.2 m，共计5 m距离范围的所有“切片”目标的图像。为进一步说明重构图像中所包含的距离信息，用三幅图像合成了一幅含有10.7~13.2 m距离信息的伪彩色图像。

分别从暗电流、相对定标、绝对定标三个方面详细介绍了某TDI-CCD空间立体相机的辐射定标原理，简要描述了辐射定标过程，并对所测量的数据进行了处理和分析，其中主要分析了暗电流和相对定标的数据处理。暗电流作为一个直流分量，为了有效地去除，比较了处理暗电流的两种方法; 相对定标过程中，经过大量的数据分析，求得各个状态的定标矩阵，并且在误差允许的范围内，对这些定标矩阵进行了最优化，得到一组对各种状态均适用的最优定标矩阵。经过验证，用最优矩阵处理任意一幅图像的平均偏差一般在0.08～1.5灰度值之间，最大误差为2.80%。从而在实际应用中降低了定标程序的复杂性，也大大简化了后期图像的处理工作。

光学联合变换相关方法是进行空间相机像移测量的有效技术途径。在给出该方法测量像移基本原理的基础上，利用半实物静态仿真实验装置对该方法的测量精度和性能进行了分析和评估。通过对仿真序列影像的测试结果表明实验装置在沿航和穿航方向的像移测量精度均能满足空间相机对像移测量低于0.2 pixel的要求。分析了寻质心窗口尺寸对互相关峰位置确定精度的影响，并提出采用强度权重质心法替代传统质心算法，不仅降低了测量精度对寻质心窗口尺寸的敏感性，而且进一步提高了像移测量的精度。

基于近红外或短波红外脉冲激光照明的距离选通成像(RGI)技术能够有效降低后向散射的影响，提高夜间以及恶劣环境下光电成像系统的作用距离。针对近红外RGI系统的设计与分析需要，研究提出RGI系统的作用距离模型和预测方法，即在按照传统连续(被动)成像模式计算或测试RGI系统最小可分辨对比度（MRC）性能的基础上，采用曝光时间积分等效的原理，折算周期性脉冲激光的成像效果，进而采用等效条带图案方式预测RGI系统对不同目标的作用距离。该方法预测结果与实际系统实验结果具有较好的一致性，表明该方法的有效性。该方法可用于各种近红外RGI系统的设计与性能分析，也可适用于短波红外RGI系统的作用距离预测。

为解决折反射全向成像空间分辨率低、分辨率分布不均匀的问题，提出一种双反射面互补结构的折反射全向成像系统。通过使空间点在全向图的内外环互补二次成像，有效改善全向成像的分辨率分布不均匀问题，并通过限制成像系统的垂直视域以得到较高的空间采样分辨率。详细阐述了两个反射镜面的面型参数和系统尺寸的计算方法，并通过光线追踪推导出全向图与柱面全景图之间的坐标映射关系。实验结果表明，该全向成像系统的分辨率分布明显更为均匀，全向图内外环之间存在很强的互补性。此外，互补二次成像的亚像素采样偏移为下一步的超分辨率柱面全景空间重建奠定了重要基础。

针对航空光电平台中可见光摄像机在高空中由于温度、气压等环境参数的变化所引起的光学系统离焦现象,对基于图像功率谱的清晰度评价算法和检焦搜索算法进行了研究。分析了不同场景的航拍图像的功率谱具有一定的不变性。根据离焦会引起功率谱高频分量的损失，提出了两种对功率谱和对焦评价算子(PSS)的改进。针对航拍易受到环境干扰的问题，提出了变步长的全局搜索算法（FS）。使用1 mm的搜索步长，调焦误差为0.3 mm，满足系统对误差的要求。所提出的两种基于图像功率谱的清晰度评价算法能够有效反映出实际航拍图像的离焦状态，并分别使对焦评价函数的饱和区特性和灵敏度得到改善。调焦实验的结果表明，小于镜头焦深的检焦步长才能保证检焦结果的正确。

在自混合干涉中激光频率受外腔反馈和外腔反射面运动的影响。由内外复合腔模型给出激光二极管(LD)谐振腔前后端面出射的光场，外腔反馈和外腔运动引起的激光频移，以及自混合干涉信号的频率。实验观察外腔反馈引起的激光频移和自混合干涉信号的频谱。激光的频移包括谐振频移和运动频移，在外腔反射面运动频率较低时，谐振腔前后端面出射光的频移近似相同为谐振频移。外腔反射面高频运动时，谐振腔前后端面出射光的频移不相同，前端面出射光频移会由运动频移决定。外腔反馈极弱时，自混合干涉信号的频率与反射光多普勒频移相同，外腔反馈增强，随外腔反射面振动自混合干涉信号的频率存在尖锐振荡，其最大频率超过反射光多普勒频移的1.6倍。

讨论了嫦娥一号卫星CCD立体相机的特殊焦平面设计与实验室辐射定标。嫦娥一号卫星CCD立体相机采用一个广角、远心和消畸变的光学透镜配以面阵CCD作为接受器，完成三线阵自推扫成像。由于快门污染的存在，造成前视、正视与后视间的曝光时间存在较大的差异，这给辐射定标带来困难。本文提出了在面阵CCD焦平面前方设置一个三狭缝面罩的方案，从而使三行CCD的曝光时间基本相同，其残差在实验室辐射定标中作进一步修正，取得了较好的效果。本文还介绍了辐射定标中的其他重要性能指标，包括最短曝光时间的预估、饱和辐亮度的配准、暗电流检测、输出对输入的线性度以及相对定标、绝对定标的不确定度。

提出一种测定板料塑性应变比的新方法。在对双相机进行离线标定以后，利用双相机动态采集板料在单向拉伸时表面变形过程的数字图像，获取在时间轴上相同步的两套图像序列；对这些图像采用立体视觉技术和数字图像相关方法重建各个变形时刻板料表面三维外形；并根据有限应变理论计算局部最大最小主应变；最后利用均匀塑性变形期间相同变形时刻局部应变近似相等的性质，换算出长度与宽度方向的应变，进而计算出板料的塑性应变比。在GB/T 5027-2007标准规定的实验条件下完成了对深冲铝板6016T4PD，硬铝2A12-T4，2A12-O等的塑性应变比测量。结果显示本文方法快速、准确。

针对范围在十几米至几十米、法向矢量变化大的复杂曲面测量问题，提出一种无干扰精密测量方法。通过光学投射的方法设置测量点和全局控制点，利用定向相机结合固定于测量相机上的定向靶标，解决测量相机初始位置姿态估计问题，进而利用光束平差优化方法解算被测点精确的空间三维坐标。克服了现有方法中必须在被测表面设置编码特征的局限，快速、有效且不会干扰被测曲面。实验表明：原理方法可靠，测量数据总体均方根误差为0.07 mm，能够高精度、高效率地解决大型空间复杂曲面的无干扰精密测量问题。

从三层平板波导麦克斯韦方程的模场解出发，根据光斑尺寸的定义，讨论了波导模式，波导尺寸、折射率差、工作波长以及波导非对称性对光斑尺寸的影响，给出了最小光斑的波导条件。分析和模拟结果表明，对称三层平板波导TE模的最小光斑尺寸(MMSS)与波导芯/包层介电系数差的平方根成反比，TM模最小光斑尺寸则依赖于波导芯层和包层介电系数的具体大小，相同波导结构条件下TM模的等效光斑尺寸较TE模更大, 二者皆与工作波长成正比；非对称波导中光斑分布是非对称的，其光斑尺寸介于分别以两个包层为包层的对应对称三层平板波导之间，其最小光斑尺寸随对称因子的增大先减小后增大。

设计了一种双正方形中空表面等离子体光波导(SPW)。采用频域有限差分法，对这种波导所支持的基模的传输特性进行了研究。结果表明，基模沿纵向的能流密度主要分布在双正方形空气芯的中心区域。通过调节2个正方形空气孔的边长、中心距离以及工作波长的大小，可以调节基模的场分布范围以及场与金属银相互作用的大小，从而调节有效折射率、传播距离和模式面积等传输特性。通过与双圆形中空表面等离子体光波导的比较发现，在730~800 nm工作波长范围内，双正方形表面等离子体光波导的传输特性要优于后者。因此双正方形表面等离子体光波导有可能用于光子器件集成领域和传感器领域。

采用电泳和丝网印刷法在薄膜金属电极上制备Ag与碳纳米管(CNT)的复合阴极，系统研究了纳米Ag对CNT阴极场发射性能的影响，并对此导电机理进行了分析。利用扫描电子显微镜表征纳米Ag和CNT阴极的形貌，电泳沉积的纳米Ag粒不团聚，纳米Ag粒较均匀和致密。并与CNT阴极高温共烧结后，纳米Ag粒迁移至CNT阴极中，填补了CNT阴极与金属底电极间的接触空缺，还与CNT交错连接，形成CNT与金属底电极间良好的电学接触，改善了金属底电极与CNT间的电子传输和热传输。实验结果表明，利用纳米Ag作为过渡层可以改善和提高CNT阴极的场发射性能、亮度和稳定性。

采用真空烧结制备了透明度良好的Tb3+，Yb3+共掺的(Tb0.01Y0.99-xYbx)2O3 (摩尔分数x=0，0.02，0.05，0.1)透明陶瓷。在484 nm的蓝光激发下，通过Tb3+离子的敏化作用，实现了Yb3+离子的下转换近红外发光。由Tb3+到Yb3+主要的能量传递机理为：Tb3+吸收484 nm的光子后将所吸收该光子的能量通过合作下转换的方式传递至两个Yb3+离子的激发态2F5/2能级，进而实现两个Yb3+离子的近红外发光。真空烧结对Tb4+的抑制、Y2O3晶格本身对Yb2+的抑制、Tb4+-Yb2+电荷转移态与Tb3+离子5D4能级之间较大的能隙以及Y2O3较低的声子能量等因素使得在484 nm激发下，由Tb3+经Tb4+-Yb2+电荷转移态后部分无辐射跃迁至Yb3+离子2F5/2能级的影响变得较小。另外，Y2O3较低的声子能量加之Tb3+离子5D4能级与Yb3+离子2F5/2能级之间较大的能隙(约1×105 cm-1)使得由Tb3+离子5D4能级无辐射跃迁至Yb3+激发态2F5/2，进而实现一个Yb3+离子的近红外发光在下转换近红外发光中的贡献也较小。

将近红外光谱（NIRS）与三层径向基神经网络(RBFNN)结合，建立药用真菌云芝中活性成份多糖和蛋白的快速无损分析模型（NIRS-RBFNN）。采用卷积平滑、傅里叶变换、一阶变换、二阶变换、多尺度小波变换和小波包变换对原始光谱进行预处理。对处理后的光谱进行主成份的提取，以前15个主成份得分作为径向基神经网络的输入节点选择范围。对网络相关的参数（输入节点数、中间神经元数、径向基宽度常数）进行了优选。得到了最佳的云芝多糖分析模型的条件为：小波变换6尺度重构光谱，模型参数为WPT-NIRS-RBFNN（7-12-1，3.2），此时模型的交换验证方根误差（RMSECV）为0.009897，校正集相关系数Rcv=0.98357，此模型对预测集的预测远离方根误差（RMSEP）为0.00909，其相关系数Rp=0.98283；对云芝蛋白的最佳分析模型的条件为：对小波变换6尺度重构光谱，模型参数为WPT-NIRS-RBFNN（12-10-1，3.0），此时模型的RMSECV为0.005240，Rcv=0.99426，此模型对预测集的RMSEP为0.00998，Rp=0.98246。结果表明模型具有很好的稳健性和精确度。对实现药用真菌的无损快速分析有重要的意义。

利用高速摄影术准确记录光纤传输的自由运转钬激光脉冲在水下产生空化泡及消融生物硬组织的动态变化进程，同时采用针式水听器探测空化泡闭合时辐射的振荡波信号。实验结果表明，空化泡谐振周期数至少达到4个，其谐振周期分别为368，144，56和40 μs。在谐振进程中能量主要集中在第一个周期，空化泡形状逐渐变得更不规则，4次闭合时辐射的振荡波信号强度分别为20.5×105，12.6×105，5.1×105和2.0×105 Pa。此外，生物硬组织表面水层除了可以提高消融效率外，还可显著提高消融凹坑表面光滑度。

为提高生物细胞形态检测速度和精度，以典型相位物体血红细胞为研究对象，结合离轴干涉、共焦显微和高速图像采集技术，提出了细胞光相位场定量测量方法，既有高测量精度又可以对流动的细胞进行实时放大观测。实验中采集单幅载频干涉图，运用快速傅里叶变换相位提取法和路径无关相位解包算法，最终获得血红细胞光相位场的定量分布，和已有的光学相位模型吻合得较好。分析表明，该系统分辨率达到亚微米量级。这种由细胞光相位场分布解构细胞形态的检测手段希望成为一种新的生物活体细胞实时在体检测和定量分析的方法。

作为对高功率激光装置中鬼像的进一步深入研究，在原有鬼像研究的基础上，考虑单透镜鬼像对实际加工、安装中误差的敏感性。运用矩阵光学的方法，推导得到了鬼像点的近似焦距公式，以及由误差引起的鬼像点位置的增加量的一般性表达式。以神光Ⅱ升级装置中终端光学组件的聚焦透镜参数为例对公式作数值分析，结果表明，透镜曲率半径和中心厚度误差对鬼像的影响较小，部分情况下可以忽略；而中心误差对鬼像的影响很明显，在工程设计中应予以重视。

提出一种具有凹面阴极结构的电子束自会聚型后栅场发射显示器(FED)。利用Ansys软件模拟此器件的电场分布和电子束轨迹，研究凹面阴极不同曲率半径对阳极光斑尺寸的影响，并与平面阴极型后栅FED进行比较。仿真结果表明此器件可有效减小电子束的发散角和阳极光斑尺寸，阳极光斑尺寸随着凹面阴极曲率半径的减小而减小，同时可获得更高的电流密度。利用丝网印刷技术制备10 cm×10 cm的电子束自会聚型后栅FED，对其场发射性能进行测试。结果表明此器件可有效减小阳极光斑尺寸，提高显示器的分辨率；阳极电压为600 V，栅极电压在100～250 V范围内对电子发射有良好的调控作用。

基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了超导体Sr2RuO4各向异性的光学性质。考虑到温度效应对其光学性质的影响，在计算光学矩阵元时加入洛伦兹（Lorentz）展宽δ=0.20 eV。计算给出了Sr2RuO4沿c方向和x方向的反射谱、光导谱及电子能量损失谱，并与实验很好地符合。由光导谱表明，Sr2RuO4的光学性质存在明显的各向异性，沿x方向的低能谱区形成了等离子体吸收峰，带内吸收和带间吸收的转换出现在1.84 eV左右，而沿z方向没有出现明显的等离子体吸收。进一步分析认为主要是由于两个方向上不同的能带色散结构引起的。

在不同的交流电压、频率和热沉温度下，对交流发光二极管(AC-LED)的光学和电学参数进行了测试。通过对AC-LED电流电压特性、光通量和光功率的深入研究，发现在交流和直流有功功率相同的情况下，器件的光通量、光功率和发光效能在交流驱动下要比直流驱动时低。随着有功功率的增大，器件的发光效能呈现先增大后减小的趋势，器件热效应、GaN基LED的效率衰减现象以及等效串联电阻是造成这一现象的主要因素。同时还在改变热沉温度的条件下，讨论了温度对器件的峰值波长、光功率与发光效能的影响。

利用垂直沉积技术制备了高质量的二氧化硅蛋白石结构和光子晶体异质结构，采用扫描电镜和光学透射谱进行了样品的结构表征。对同一样品不同区域的扫描电镜照片进行快速傅里叶变换分析，证实了胶体晶体的长程有序排列。通过对具有不同晶格常数的二氧化硅蛋白石结构的光学透射谱进行研究，提出光学透射谱中透射背景向短波长区域平滑的下降可能来自于结构缺陷散射的影响。与相应的蛋白石结构相比，光子晶体异质结构的光子禁带明显展宽，禁带深度也相对变浅，推测其来自于膜厚的影响。异质结构中各个光子禁带位置与蛋白石结构相比，并没有发生明显的移动。通过谱图对比研究，分析了光子禁带的叠加效应。

一阶径向偏振光偏振态在光束截面呈中心对称分布。通常认为，径向偏振光聚焦时，焦点处光斑直径比空间偏振态均匀分布的光源，如线偏振光的光斑直径小，而且焦点光场具有很强的纵向分量。通过数值计算的方法对径向偏振光和线偏振光的聚焦光斑进行了研究，发现只有满足折射光线与光轴的夹角大于70°时，径向偏振光的聚焦光斑直径才会变得小于线偏振光聚焦光斑沿偏振方向的光斑直径，小于70°则相反。而线偏振光聚焦光斑垂直于偏振方向的直径始终小于径向偏振光聚焦光斑直径。另外，通过在光路中加入光阑的方法，可以进一步减小径向偏振光聚焦光斑的直径，同样的方法只能减小线偏振光聚焦光斑垂直于偏振方向的直径，而沿光偏振方向的光斑直径则不能减小。

研究了两对无相互作用的二能级原子分别处于一个非马尔可夫热库中的纠缠动力学问题。计算分析表明，两原子的初始纠缠可以转移到初始没有纠缠的两原子上，并且在转移过程中，两热库起到了中间的媒介作用。通过研究该开放多体系统中的共生对纠缠，在适当的初始条件下，发现初始原子间的纠缠可以发生纠缠猝死现象，并且初始分离两原子和两热库会伴随着出现纠缠的突然产生现象。

对双耦合场作用下的Λ型三能级系统的量子相干特性进行了理论研究。通过求解相应的系统密度矩阵方程，得到不同条件下的探测吸收谱，研究了探测场的吸收谱线随耦合场的频率及作用强度的变化规律。结果表明，当两个耦合场分别共振作用于相应的跃迁能级时，所得到的探测吸收谱线既有吸收又有放大，呈现为双电磁诱导吸收（EIA）峰与Mollow谱线的叠加。进一步分析给出了双EIA和Mollow谱线的位置、幅度随双耦合场拉比（Rabi）频率的变化规律，并采用缀饰态理论对这一规律做出了解释。提出通过调节共振耦合场的作用强度可以实现EIA和Mollow谱线位置的频率调谐。

在Eu3+Y2SiO5晶体中，以射频场耦合自旋子能级的方式，得到一个四能级系统。运用密度矩阵方程，研究了该射频场耦合四能级系统的吸收特性。结果表明，由于光学耦合场和射频场的共同作用，探测吸收谱可分别呈现出电磁感应透明(EIT)和电磁感应吸收(EIA)这两种相反的量子效应。当射频场共振作用时，在射频场导致的Autler-Townes分裂的双峰区域内出现EIT效应；非共振时，又会出现EIA效应。EIT和EIA窗口位置决定于光学耦合场的频率失谐量。改变射频场和光学耦合场的拉比频率、失谐量等参数，可以实现EIT和EIA窗口位置、线宽，以及这两种效应之间的转换控制。

利用基于可调液晶滤光器做为分光器件的液晶光谱仪，对西洋参进行了紫外光照射下的连续荧光光谱成像检测。检测中发现西洋参切片存在着显著的荧光特性，通过对不同等级的西洋参及西洋参的有效成份（人参总皂苷）进行分类检测，验证西洋参所包含的荧光物质为人参总皂苷，并且所发出的荧光强度与其总皂苷含量存在对应关系，因此可以通过检测西洋参的荧光光谱强度判断其品质。从而，得到一种简单、快速和无损的西洋参品质判定和成份检测的方法。同时，通过对西洋参切片荧光光谱图像的分析处理得到了西洋参的荧光光谱曲线和总皂苷分布的三维图谱，获得了西洋参总皂苷含量的三维空间分布信息。

报道了掺Tm3+离子Sr3La2(BO3)4晶体的生长与光谱性能。根据吸收谱，应用Judd-Ofelt (J-O)理论计算了光谱参数，得到唯象参数Ω2=4.46×10-20 cm2, Ω4=3.18×10-20 cm2, Ω6=1.88×10-20 cm2。采用倒易法，根据吸收截面计算了Sr3La2(BO3)4晶体3F4→3H6跃迁1.82 μm处的发射截面为0.694×10-20 cm2，并讨论了该晶体在近红外波段的增益截面与粒子数反转率间的关系。研究结果表明，Sr3La2(BO3)4晶体有较大的发射截面和较宽的调谐范围，是一种潜在的近红外波段激光材料。

多光谱活体荧光成像技术正逐渐成为生物医学研究的关键技术，但是荧光物质光谱之间的串扰和自发荧光现象严重影响了荧光影像的解译。混合光谱分解对于去除活体多光谱荧光影像自发荧光效应和进行多种荧光信号分离是非常有效的技术，但是光谱分解的前提是获得了各种荧光物质的光谱。基于多元曲线解析交替最小二乘法（MCR-ALS）计算框架，提出包括非负、等式、闭合性、单峰、波段范围及归一化的多约束条件的荧光纯光谱估计方法，利用估计的纯光谱和线性混合光谱模型得到不同荧光信号的分离，去除自发荧光背景对起标记目的的荧光物质信号的干扰。Dirichle分布随机混合构造的不同信噪比和纯净水平的荧光蛋白混合光谱数据分析结果反映出在混合问题严重、有噪声影响的情况下，该算法要比传统端元光谱分析方法的精度高10倍以上。活体鼠多光谱量子荧光影像的实验也证明了该算法在信号分离上的有效性。

针对近红外光谱数据的特点，分析了基于偏最小二乘法(PLS)回归系数的波长选择方法，指出了其存在的问题，提出了一种新的波长选择算法。将PLS回归系数归一化为对应波长被选择的概率，并进行蒙特卡罗(Monte-Carlo)计算，即对不同的随机波长组合建立一系列PLS模型，预测误差最小的模型所对应的波长组合将被选择。这个过程可以在前一次波长选择的基础上重复进行，从而形成迭代算法。采用三个近红外数据集对提出的算法进行了验证，同时与基于PLS的无信息波长剔除法(UVE-PLS)和遗传算法(GA)进行了比较分析。实验结果表明，该方法能有效地提高波长选择的准确性和稳定性，在选择的波长点个数、模型的复杂度与预测误差方面，达到甚至优于现有算法，具有实用价值。

NO3自由基在夜间大气环境化学中有重要作用。以月亮直射光作为光源，使用CCD光栅光谱仪采集合肥地区的直射月光谱，并结合自动寻星赤道仪对月亮进行跟踪。应用被动差分吸收光谱技术探测夜间大气中NO3自由基柱含量。分析了影响光谱反演的主要因素，并采用逐线积分方法计算了特定水汽含量和温度条件下的水汽吸收截面参与反演，减少了水汽对NO3自由基反演的干扰。使用大气质量因子将斜柱浓度转换成了垂直柱浓度，最终得到合肥地区实验期间NO3自由基垂直柱浓度不高于1.7×1014 molecule/cm2，接近黎明时，探测到大气中NO3自由基的柱浓度迅速下降。

应用晶体场理论和不可约张量算符方法构造了3d8态离子在C3v对称晶场中包含自旋轨道相互作用、自旋自旋相互作用、自旋轨道相互作用和其它轨道其它轨道相互作用4种微观磁效应的45阶可完全对角化的能量哈密顿矩阵。研究表明LiNbO3Ni2+晶体中存在扬特勒（Jahn-Teller）效应；自旋轨道相互作用对晶体光谱和零场分裂参量的贡献是最主要的，考虑其他3种微观磁效应后计算值更加接近实验值。

以中心输出波长为1315 nm的可调谐分布反馈式(DFB)半导体激光器作光源，用反射率为99.7%左右的平凹镜组成长38 cm的稳定光学谐振腔作吸收池，建立了一套基于可调谐半导体激光器的积分腔输出光谱(TDL-ICOS)系统。对TDL-ICOS实验系统和半导体激光的波长定标做了介绍；用ICOS技术获得了水汽在7612.026，7612.269和7610.224 cm-1等3个波长处的吸收光谱，探测灵敏度达2.02×10-7 cm-1。研究结果表明，ICOS是一种装置简单，易于操作的直接吸收光谱技术，具有高灵敏度和高分辨率的显著优点。

多层光学薄膜系统的评价函数是复杂的非线性多峰函数，传统数值计算方法在不知评价函数性态的情况下，计算全局极值很困难，且计算不稳定，效率比较低。模拟退火算法运行效率高，较少受初始解的限制，在接受优化解的同时接受部分较差的解，容易得到全局极值。对一般模拟退火算法进行了改进，增加了加温和记忆模块，使算法能够更加合理地选择控制参数的初始值和记住搜索过程中遇到过的最好结果，提高了算法跳出局部最优“陷阱”的能力。采用改进后的模拟退火算法设计的红外增透膜、中性分光镜和 10.4 μm长波通滤光片，目标函数值分别降低了77.6%,31.9%和96.2%，膜系具有良好的光谱特性和更加平坦的透射率曲线。