基于希尔伯特-黄变换（HHT）和Savitzky-Golay滤波，提出了一种结合HHT时频分析的半导体激光云高仪后向散射信号去噪方法。该方法在对云高仪后向散射信号的噪声特性及传统去噪方法的缺陷进行研究的基础上，选择截止分量阶一定的自适应时变时空滤波器组（TFB）结构并辅助Savitzky-Golay滤波抑制噪声，最后利用HHT时频分析辅助云层参数及垂直能见度的反演并验证去噪效果。经大量不同天气条件下的实验数据验证及反演结果对比，发现该方法在保留有用信息特征、有效抑制各种平稳或非平稳噪声的基础上，能够帮助云底云高识别及能见度反演，并且降低了云高漏报率、提高了云底云高的细节识别能力和能见度反演的精度。

根据大气光学湍流的光纤干涉测量技术原理及其信号表现形式，针对湍流相位变化的随机性和复杂性，提出了能够实时解调湍流随机相位差的相关解调算法，数值模拟了固定相位差、波形相位差以及符合湍流频谱特征的随机相位差的解调。结果表明，此算法的绝对误差小于10－3，满足湍流测量的要求。该研究为实现光学湍流相位差的动态检测提供了必要的理论方法。

提出了采用芯片表面上方形载荷导线框产生的静电场实现极性冷分子芯片表面囚禁的新方案，计算了方形载荷导线框周围的电场分布，分析了囚禁中心位置和导线框几何参数之间的依赖关系，并研究了过囚禁中心在x和z方向的电场强度和其对应的CO分子的Stark囚禁势与几何参数之间的关系。研究表明，对于CO分子，该方案的有效势阱深度可达130 mK，这足以囚禁温度约为50 mK处于弱场搜寻态的极性冷分子。显然，这样的静电表面势阱在分子光学和分子芯片、量子光学、量子计算和量子信息处理等领域中都有重要的应用。

提出了双光栅平场全息凹面光栅光谱仪的优化设计方法。将使用波段一分为二，由两个使用结构相同的平场全息凹面光栅分别进行光谱成像以达到提高光谱分辨率的目的。根据全息凹面光栅像差理论，对光栅的使用结构和两光栅各自的制作结构进行优化求解以校正离焦、像散、彗差和球差等各种像差。据此原理设计了工作波段为200~800 nm、探测器长度25 mm的双光栅平场光谱仪。两光栅的工作波段分别为200~400 nm和400~800 nm，像面上光谱像的全宽度分别优于0.83 nm和1.68 nm。通过与相同设计指标的单光栅平场光谱仪进行比较，证明采用双光栅的设计方案能够有效地改善平场全息凹面光栅光谱仪的光谱分辨率。

利用1064 nm抽运光在总长度为1 m的光子晶体光纤(PCF)的前半段（77 cm）通过四波混频产生747 nm短波信号光，并对光纤的后半段进行拉锥处理，拉锥光纤具有707 nm和1177 nm两个零色散点(ZDW)。利用1064 nm抽运光和产生的747 nm信号光共同在两个零色散点之间的反常色散区抽运拉锥光子晶体光纤，在长度大约27 cm的拉锥光子晶体光纤中产生了谱宽大于600~1700 nm（带宽20 dB以内）的超连续谱输出。

提出了一种全新的基于相位强度级联调制器和色散补偿光纤(DCF)的四进制幅移键控(4-ASK)非归零码(NRZ)到归零码(RZ)格式转换方案。理论分析了新格式转换器的工作原理，并进行了20 Gb/s的四进制幅移键控NRZ到RZ的格式转换实验研究。结果表明，该方案能将四进制幅移键控NRZ信号转换为四进制幅移键控RZ信号，转换过程不改变信号波长，且转换后信号脉宽较窄、时间抖动较原信号小，该码型转换器还可以应用于多波长幅移键控信号的码型转换。

设计了纤芯周围具有6个大空气孔的微孔光纤用于表面等离子体共振(SPR)传感器。利用有限元方法研究金属膜厚、微孔间距、微孔尺寸及外界环境折射率对表面等离子体共振峰所处波长的影响及传感器的灵敏度。结果显示，金属膜厚及外界环境折射率对共振峰的位置都比较敏感，而空气孔的直径和孔间距在小范围变化时谐振峰的位置基本保持不变。该传感器的灵敏度也可以达到10-4。为了降低传感器的整体损耗，可以进行选择性的对空气孔沉积金属膜，而其灵敏度并不受很大的影响。

基于光纤干涉投射技术，采用马赫曾德尔光纤干涉仪结构产生杨氏双孔干涉条纹，同时通过高速CMOS相机采集变形条纹图像，并传输至计算机，利用实时视觉库OpenCV实现了自动化的高速条纹图像处理。采用旋转矩形窗算法实现滤波窗口自动选择，对多种相位解包裹算法进行了探讨，总体时间算法复杂度为O(nlg n)，测量时间小于200 ms。通过视觉标定，测量精度为0.2 mm。

基于信息光学理论提出了一种非线性限幅傅里叶计算全息的信息隐藏方法，使数字水印具有更好的稳健性。在传统傅里叶变换全息基础上提取计算全息图的振幅和相位，将相位信息作为输入函数，振幅信息转换成偏置函数，经过非线性限幅处理后得到二元傅里叶计算全息图。由于二元全息图比普通全息图具有更强的抗噪性能，从而大大提高了数字水印的稳健性。为了提高水印的抗压缩能力，通过离散余弦变换在频域嵌入宿主图像中。理论分析和仿真实验表明，该技术对有损压缩、剪切和滤波等多种图像处理操作均具有很高的稳健性，比传统傅里叶计算全息水印的稳健性有很大提高。

提出一种用于高温物体表面全场变形测量的高温数字图像相关方法。该方法采用带通光学滤波成像技术以有效减小高温物体表面热辐射对相机采集图像亮度增强的影响，在物体表面温度高达1000 ℃时仍可获得可被数字图像相关方法直接分析处理的高质量数字图像。用该方法测量了铬镍奥氏体不锈钢在1000 ℃高温时的全场热变形以及从室温到1000 ℃温度范围内的热膨胀系数，结果显示提出的高温数字图像相关方法测量原理简单，抗干扰能力强，测量精度高，具有重要的工程应用前景。

绝对检验是提高菲佐（Fizeau）型干涉仪参考面面形精度的重要方法。研究了过程中温度、重力和夹持力对绝对检验精度的影响。采用Gram-Schmidt拟合方法对参考面面形的变形量进行了拟合，分析了K9、融石英和微晶材料的参考镜均匀温度变化下的热变形及由于热变形导致的相应泽尼克（Zernike）系数的变化。最后，分析了变形量对应的面形误差，建立了每种材料的热变形模型。结果表明，经过重力、夹持力和温度三者的叠加耦合，温度变化产生的变形量与温度变化量仍呈近似的线性关系。在相同的外界条件下，融石英材料产生的整体变形量最小；而微晶材料产生的热变形量最小。微晶参考面由于热变形产生的面形变化量均方根为0.37 nm/℃。

研究了在卫星上太阳光扫过太阳辐射监测仪视场期间，太阳入射角的时间变化函数和在这种变角入射情况下辐射计接收腔的温度响应情况以及测量太阳辐照度的观测角变化修正问题。太阳辐射监测仪上的绝对辐射计是在腔上接收辐射功率发生微小变化的情况下，关闭快门进行电功率定标获得太阳辐射照度的，将腔接收辐射功率的这种微小变化作为角度修正因子对太阳辐照值进行了修正。风云三号卫星上两年来测得的2×104多组数据进行这种观测角变化修正后，获得的太阳常数值为1368±4 W/m2。其不确定度为0.3%，同世界气象组织推荐的公认值1367±7 W/m2及欧美国家至今在各类卫星上测量值相一致。

研制极大望远镜的拼接主镜时，为使得望远镜系统成像质量达到衍射极限，子镜的定位精度需要满足共相位要求，那么必须对子镜之间的平移误差进行实时精确检测和校正。在对色散条纹检测和色散哈特曼检测原理分析的基础上，建造了一台色散条纹传感器，并在室内拼接镜面主动光学实验系统上开展检测实验，验证了检测信号和平移误差之间存在确定的函数关系，可实现对平移误差的间接测量。针对实验结果分析了误差产生的原因，总结了影响检测精度的主要因素有：条纹对比度、光谱曲线定标、非线性最小二乘法，并提出了解决方案，以完善数据处理的计算方法。在±15 μm的测量范围内，可达到20 nm的检测精度。

垂直腔面发射激光器，目前在光互连中有着越来越广泛的应用。是一种波长为850 nm的多模激光器，其光输出截面达50 μm×50 μm，为了更好的匹配该器件，需要研制大截面多模脊形波导，并且为了满足芯片间光互连的需求，对互连波导长度具有较高的要求。通过改进制备工艺，研制了直线长度为21 cm的多模聚硅氧烷脊形波导，并成功完成了通光实验；搭建了一套对波导完全无损伤的测量系统，实现了对多模脊形光波导的无损伤测量，测得损耗平均值为约0.18 dB/cm, 并利用传统的截断法进行了验证。此外，该系统还可以用于不可见光波段的耦合对准。

入射光束的发散角会影响角度调谐窄带滤光片的透射特性，出现透射通带变小及发散损耗增大的情况，且该现象随着入射角度的增大而更加明显。分析了出现这些现象的原因，并根据拉赫不变量定理设计了扩束棱镜组来压缩入射光束的发散角。并利用二次滤波技术进一步提高了透射光谱的矩形度和稳定性。根据该方法设计了针对100 GHz密集波分复用系统角度调谐窄带滤光片的光学整形系统，实验结果表明，该方法能有效地改善入射光束发散角对器件滤波特性的影响。

以缩短有机聚合物马赫曾德尔（M-Z）电光调制器分支波导长度为目的，针对正弦弯非对称脊形波导进行研究，利用全矢量有限差分光束传输分析方法，系统地分析了不同参数下正弦弯非对称脊形波导的传输损耗，并得出优化的结构参数：脊宽w=4 μm、分支高度h=11 μm、脊形波导弯外侧芯层平板宽度s=2 μm，弯波导长度L=300 μm。研究表明，在相同传输损耗条件下，分支波导长度可以减少40%，该结果对有机聚合物M-Z调制器中光波导的设计具有一定的参考价值。

硅基二氧化硅阵列波导光栅是集成化波分复用光网络中的核心器件之一。对其制作工艺的研究对提高器件的性能具有重大意义。提出一种在波导上包层使用硼锗共掺高温退火的工艺方法，成功实现阵列波导间空隙的填充，并将阵列波导光栅的插入损耗成功降低约2 dB。相对于传统的硼磷硅玻璃工艺，此方法避免了剧毒气体磷烷的使用，工艺简便安全，同时降低了成本。最后，通过对光刻、增强型等离子体化学气相沉积法(PECVD)薄膜沉积、感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀和高温退火回流等工艺步骤的改进、完善和优化，实现了额外损耗约为1.5 dB的阵列波导光栅。

采用脉冲测试电路，测试了半绝缘GaAs光导开关(PCSS)在锁定工作模式下的偏置电场及触发光能阈值。测试结果表明，在一定光能范围内，电场阈值随光能阈值的增大类似于指数关系减小；激励光能在数10 μJ下，半绝缘光导开关偏置电场阈值为9 kV/cm。当激励光脉冲能量大于0.78 mJ时，光导开关在不同偏压下都不能工作于锁定工作模式而进入线性模式。依据实验测试结果，提出了高倍增偶极畴模型，给出了半绝缘GaAs光导开关的电场与光能阈值的计算结果，在实验误差范围内，理论分析与实验测试结果符合。

采用激光二极管作为抽运源、大模面积Er3+/Yb3+ 共掺双包层光纤作为增益介质，利用闪耀光栅、傅里叶变换透镜和输出耦合镜构成外腔，进行了光纤激光器的外腔谱组束实验研究。在外腔作用下，单个光纤激光器可在38 nm波长范围内实现调谐输出，线宽小于0.08 nm。实现了三路光纤激光器的外腔谱组束，组束功率为940 mW，相应的组束效率为74.3%；水平方向光束质量因子M2x=1.320，与单束激光输出（M2x=1.204）相比略微增大；当换用较长焦距的傅里叶变换透镜时，系统组束潜力增大且光束质量得到改善。

建立了用光热折变无机玻璃反射式体布拉格光栅实现高功率光纤激光器谱合成的物理模型，在考虑高功率激光导致的体布拉格光栅表面热形变情况下，将体光栅进行分片处理后，采用有限差分Crank-Nicholson和稀疏矩阵方法，通过反复迭代求解波动方程，数值计算了两束光纤激光经不同形变的体布拉格光栅谱合成后的光强分布、桶中功率和合成效率，并定量分析了光栅形变对合成光束光强分布、桶中功率和合成效率的影响。研究结果表明，高功率激光导致的体布拉格光栅表面的热形变不仅会导致合成光束的光束质量变差，而且还会引起谱合成系统合成效率的迅速下降。

研究了一种新型的光纤环形镜（FLM）的原理和特性，这种FLM是由耦合比对波长变化的耦合器即过耦合器和偏振控制器(PC)构成，改变PC的状态，可以调节环的反射谱位置和深度。与高双折射光纤环形镜构成线型谐振腔，调整光纤环内PC的状态可以改变环对不同波长的反射率，控制腔内的增益从而输出可变波长的激光。实验得到输出波长在1564~1592 nm范围内，波长调谐范围为28 nm，3 dB线宽小于0.2 nm，边模抑制比（SMSR）大于40 dB的稳定激光输出。

开展了二极管抽运流动无机液体激光体系的激光实验研究，获得了长时间稳定的准连续激光输出，抽运频率300 Hz时的平均输出功率超过10 W，光光转换效率约为6%。实验中研究了抽运电流、抽运频率、输出耦合率和磁力泵转速对平均输出功率的影响，并进行了初步的理论分析，为进一步开展无机液体流动激光实验研究积累了经验。同时，很好地解决了无机激光液体的长时间保存技术问题，有效地避免了激光液体光学性能的退化。实验结果表明，二极管抽运的无机液体体系在流动时能有效地避免热沉积，可以获得长时间稳定的准连续激光输出。

研究了一种基于非线性偏振旋转被动锁模没有进行色散管理的全正色散掺镱光纤激光器，在无外加滤波器的情况下实验产生了锁模耗散孤子脉冲。耗散孤子的形成是激光器中正光纤色散、非线性效应、腔传输、增益饱和和滤波效应综合作用的结果。实验产生的锁模耗散孤子脉冲能量达1.1 nJ。此外，对激光器的数值模拟结果与实验结果相一致，证实了全正色掺镱光纤激光器在无外加滤波器的情况下也可以产生稳定锁模耗散孤子脉冲。

针对脉冲激光辐照CCD造成其输出图像出现不可恢复的白色亮线和全场黑屏的破坏现象，通过测量驱动电极与衬底之间的阻值，观察光斑区域不同分层的破坏形貌和检测输出波形等方法，研究了CCD的破坏机理。研究表明：高能量的脉冲激光造成了CCD各分层不同程度的熔融烧蚀，使暗电流和漏电流大幅增加，导致了CCD的破坏。

提出一种利用四波混频增强多波长布里渊掺铒光纤激光器的方法，在激光器中使用色散位移光纤作为布里渊增益介质，通过布里渊多波长之间四波混频效应提供的参变增益展宽激光器的有效增益谱，产生高阶斯托克斯光和反斯托克斯光，增加多波长的数目并改善输出功率。分析了激光器中掺铒光纤放大器功率和布里渊抽运功率对四波混频增强效果的影响，在980 nm抽运为105 mW，外部注入1559 nm布里渊抽运为8 dBm的条件下，在1557.56~1560.78 nm之间得到了稳定的39个波长的输出。

在由一个外腔分布反馈(DFB)半导体激光器和一个独立的DFB半导体激光器构成的开环单向耦合混沌同步系统中，通过微调发射激光器的偏置电流可以精确控制两个激光器之间的频率失谐，从而可对不同频率失谐下的系统混沌同步状态进行研究。实验研究结果表明，在较小的频率失谐范围(-0.19~0.95 GHz)之内，混沌时间序列在传输延迟时间与外腔反馈时间之差处得到了最大0.84的关联值，而在传输延迟时间处的关联值为0.78。此时，完全同步超越广义同步，系统呈现完全同步状态(CCS)；当频率失谐超过这一范围，广义同步超越完全同步，混沌同步将表现为广义同步状态(GCS)。因此，通过调节发射激光器的电流，可实现完全同步和广义同步之间的转换。理论仿真结果与实验所得结果趋势相同。

制备了Tm3+-Er3+-Yb3+共掺含NaYF4纳米晶的透明氟氧化物玻璃陶瓷。根据X射线粉末衍射结果确认玻璃中包含NaYF4纳米晶。测量了样品的吸收光谱和在980 nm LD红外光激发下的荧光光谱。同时观察到了明亮蓝光（475 nm）、绿光（530, 550 nm）和红光（651, 668 nm）。上转换蓝光是由于Tm3+离子1G4→3H6跃迁，上转换绿光是由于Er3+离子的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁，上转换红光分别是由于Tm3+离子1G4→3H4和Er3+离子4I9/2→4I15/2跃迁。在Tm3+和Yb3+浓度比一定的情况下，通过改变Er3+的浓度来研究红、绿、蓝光的光强积分与Tm3+-Er3+-Yb3+浓度比的变化关系。为了得到上转换荧光的发光机制，基于稀土离子的能级图，研究了上转换发光强度与激发功率的对数关系。

利用二波耦合(2BC)实验研究了掺杂C60垂直排列的向列相液晶(5CB)样品中形成光折变全息光栅的动态衍射特性。利用厚度为20 μm的样品中记录的光折变全息光栅(光栅间距Λ≈24 μm)获得了高达40%的一阶衍射效率，且衍射强度不对称分布。根据取向光折变效应体机制和表面电荷调制机制对此现象给出了解释，认为液晶中电场的增强是表面电荷调制和Carr-Helfrich效应共同作用的结果。薄光折变全息光栅的高衍射效率来源于液晶中非正弦调制的空间电荷场。数值模拟结果与实验测量结果一致,证实了所提出物理机制的正确性。

为研究煤油基Fe3O4磁性液体在磁场作用下的双折射效应和二向色性特性，根据振荡磁偶极子模型进行了理论分析和模拟计算，并设计了用于测试磁性液体光学特性的实验平台，测量了不同体积密度下的光学特性。通过理论分析和模拟计算发现，不同方向偏振光的折射系数和消光系数随磁场的变化相反，平行偏振光的折射系数和消光系数随外加磁场的增大而降低，而垂直偏振光的折射系数和消光系数随外加磁场的增大而增大；折射系数和消光系数与磁性液体的体积密度成正比；玻璃磁性液体界面的透射率随磁场的变化很小。实验平台下的归一化输出光强的模拟计算结果和实验结果一致，从而为磁性液体在光开关、磁场和电流测量等方面的应用提供了理论和实验依据。

研究了诱导光的偏振态对激光诱导原子数分数为3% 掺镁同成分铌酸锂晶体和原子数分数为3%掺铪同成分铌酸锂晶体畴反转的影响。用数字全息干涉测量的方法再现了激光诱导畴反转过程中的相位分布。通过对比线偏振、圆偏振和椭圆偏振不同偏振态诱导光形成的成核场，认为诱导过程中出现的沿z方向的空间电荷场对激光诱导优先畴成核有着非常重要的影响。不仅给出了激光诱导畴工程进一步优化的基本信息，而且为激光诱导畴成核理论的研究提供了新的实验依据。

量子点掺杂玻璃是当前新型光通信材料研究的一个热点。用熔融法成功制备了PbSe量子点钠硼铝硅酸盐玻璃。用X射线衍射仪和透射电镜分析了玻璃中PbSe量子点的结晶、尺寸以及分布情况，并用紫外可见近红外分光光度仪和荧光光谱仪分析了PbSe量子点玻璃的吸收谱和荧光发射谱。结果表明，当热处理温度低于500 ℃时，玻璃没有荧光辐射。当热处理温度高于550 ℃时，随着热处理温度的升高，PbSe量子点尺寸增大、分布密度变小。在1064 nm激光照射下，观测到玻璃有强荧光辐射，其辐射峰的半峰全宽为275~808 nm，峰值波长1676~2757 nm。峰值波长与量子点尺寸密切相关，辐射与吸收峰值波长之间的斯托克斯频移为20~110 nm。

利用甘氨酸燃烧法制备了Li+和Er3+共掺的Y2O3纳米晶体粉末，进行了X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和光致发光测试，研究了Li+掺杂浓度对粉末的晶形结构和荧光强度的影响。结果表明，制备出的样品结晶性较好，随着Li+共掺分数的增大，Er3+:Y2O3纳米晶体在室温下的1.5 μm光致发光强度有了显著的提高。Li+的引入对改变Er3+:Y2O3的晶格对称性，提高的Er3+发光效率起到了重要的作用。

采用高温固相法制备了一系列样品Y2.95－xDyxAl5O12:Ce3+0.05(x＝0，0.59，1.18，1.77，2.36，2.95)。用X射线粉末衍射法测量了Y3Al5O12:Ce3+组成中Dy3+替代Y3+所造成的晶格膨胀，结果表明晶格膨胀与Dy3+替代量(x值)之间成线性关系。对样品的发射光谱分析表明Dy3+替代Y3+会造成发射峰的红移，且发射峰红移与x值之间成线性关系。全部样品在紫外光激发后均具有黄色长余辉，余辉时间随着x值的增加而减小。热释光谱测试表明样品中存在两种不同深度的陷阱能级，Dy3+的替代并不增加基质中的陷阱能级种类，但是可以降低基质中的陷阱能级深度，有利于常温下陷俘于陷阱中的电子的逃逸。

从光纤光栅慢光产生的物理机理和非线性耦合模方程组，仿真分析了均匀布拉格光栅中光栅孤子传输时的减速特性；利用高速示波器搭建了测量高能量、窄脉冲通过布拉格光纤光栅后时延特性的实验系统，分别测量了由普通单模光纤和高非线性光纤制作的均匀光栅对光脉冲的时延特性。实验结果为：用5 cm长普通单模光纤制作的布拉格光栅可以使在其中传输的光脉冲产生426 ps的时延，而相同长度高非线性布拉格光纤光栅对光脉冲的时延量为1.639 ns。计算后可知，光脉冲在对应光栅中的传输速度分别约为1.17×108 m/s和0.31×108 m/s。结果说明光纤光栅能够实现光速减慢，而且高非线性光纤光栅对光脉冲的减速效果要好于普通单模光纤制作的光栅。

研究了在有均匀背景光照明的光伏光折变晶体中两种具有不同频率的宽光束的调制不稳定性。结果表明，复色宽光束的调制失稳可以由两信号光对背景光的Glass系数比r1和r2来控制，且其调制失稳增长率还依赖于复色光中两分量成分的强度f与g之比。对于r1>1且r2>1的情况，当f<0.5时，随着g的增大，最大调制不稳定性增益先随之增大而后减小；而当f>0.5时，最大调制不稳定性增益随着g的增大而减小，当g取足够大的值时调制不稳定性受到抑制，从而趋近于0。对于r1>1,r2<1的情况，当f<4时，对应于r2<1的信号光可以抑制甚至完全禁止另一束对应于r1>1的信号光的调制不稳定性，而f>4时调制不稳定增益比较小。在r1<1,r2<1时两复色宽光束不发生调制失稳。

利用自行研制的超高真空激活系统与表面分析系统，通过X射线光电子能谱(XPS)分析确定了采用的GaN（0001）化学清洗配方的有效性，并通过激活结果验证了达到原子级清洁表面所采用的加热清洁工艺的正确性。结合激活过程中的光电流变化曲线，确定了高温Cs单独激活与后续Cs/O交替激活相结合的工艺，成功制备了表面达到负电子亲和势(NEA)的GaN光电阴极。激活结束后，用光纤光源照射，测得光谱响应。通过计算得到量子效率曲线，验证了整套制备工艺的正确性。通过一系列实验，确立了一套制备NEA GaN光电阴极的工艺流程。

非球面光学元件检测中，获得准确的面形信息是实现元件确定性制造的关键因素之一。在无像差点法检测离轴非球面中，为了实现反射镜的高精度检测，对其干涉检测结果中的误差信息进行了分析。利用偏心光学系统的波像差分析方法，分析了在非球面检测系统中，被测镜的调整误差对系统波像差的影响，建立了调整误差分离的数学模型。利用该模型对离轴非球面反射镜进行实际的调装实验，经过四次调整，被测离轴二次非球面的最终检测的方均根结果为0.037λ (λ=0.6328 μm)，有效地提高了检测效率。

通过对太阳模拟器的光谱测试研究发现：未采用滤光片的太阳模拟器中氙灯辐射的800~900 nm，900~1100 nm红外波段占总光谱波段400~1100 nm的百分比远远大于国际标准规定的匹配度，导致其相对光谱的能量分布不能满足A级或B级要求，严重影响太阳电池的测试结果。因此，该模拟器通过加入特别设计的滤光片对光谱加以矫正，滤除或减弱部分红外波段的辐射能量，使其能满足A级或B级光谱的要求，再通过对滤光片的优化设计，进而使得模拟光谱达到最佳均匀性。

极紫外光刻技术（EUVL）是半导体制造实现22 nm及以下节点的下一代光刻技术，高分辨投影物镜的设计是实现高分辨光刻的关键技术。为设计满足22 nm产业化光刻机需求的极紫外光刻投影物镜，采用6枚高次非球面反射镜，像方数值孔径达到0.3，像方视场宽度达到1.5 mm。整个曝光视场内的平均波像差均方根值（RMS）为0.0228λ，不采用任何分辨率增强技术的情况下，75 nm光学成像的焦深内，25 nm分辨力的光学调制传递函数（MTF）大于45%。在部分相干因子为0.5～0.8的照明条件下，畸变小于1.6 nm，线宽变化小于1.6%。物面到像面的距离为1075 mm，像方工作距大于30 mm。该物镜结合离轴照明或相移掩模等分辨率增强技术，能够在更大的焦深内实现22 nm光刻分辨率的光刻胶成像，满足半导体制造中22 nm节点技术对产业化极紫外光刻物镜的需求。

为增强光学系统校正像差的能力或者避免使用非球面，可在两镜系统中引入无光焦度校正板。该类系统中含有7个变数，有利于系统的像差校正，并且无色差。依据三级像差理论、规一化法及近轴公式，对该类系统进行了像差校正的理论分析，得出了各种平衡三级像差的校正条件。并通过一个实例，借助光学设计软件对此进行了验证。带有无光焦度校正板两镜系统的三级像差校正理论分析，对该类光学系统的设计有一定的参考价值。

波导式光学吸收腔在气体和液体浓度测量等领域有广泛的应用前景。吸收腔的有效光程与系统的灵敏度有直接的关系。提出了波导式吸收腔有效光程率的数学模型。从理论上分析了波导的内壁镀膜折射率和厚度、波导内径和弯曲以及输入光场能量分布等因素对波导式吸收腔有效光程率的影响。对提高系统灵敏度和测试系统的误差补偿提供了重要参考。计算结果与已经发表的实验数据有很好的一致性。

为得到带宽较窄且透射比较高的频率选择表面（FSS）结构，以Y环单元为基础提出了一种提高通带透射比的新方法，即在周期单元内设置圆形孔径，运用谱域Galerkin方法对这种结构的传输特性进行了数值分析，确定R=0.4 mm，单元周期内圆孔个数为12，中心频点15 GHz的透射比提高0.12 dB；采用镀膜与光刻相结合的技术制备了相应的试验件，并进行了微波测试，测试值与计算值基本一致。结果表明，开圆孔Y环的中心频点透射比在电磁波垂直入射的情况下为-0.69 dB，比对应Y环提高0.16 dB，而在30°和45°倾斜入射的情况下，TE波的透射比分别为-0.64 dB和-0.78 dB，比对应Y环分别提高了0.345 dB和0.31 dB，-3 dB带宽分别为1.26 GHz和0.97 GHz，两种结构的带宽基本一致。因此这种方法是大周期下提高通带透射比的有效方法。

针对天基光学传感器网络对目标的定位精度分析难题，提出一种基于多因素分析的目标定位精度分析方法。首先，根据目标到光学传感器像平面的转换关系，建立目标观测模型。其次，分析目标定位过程中的各种误差源，通过引入地惯坐标系下的目标视线矢量作为中间变量，推导出目标三维位置、目标视线矢量以及目标像平面位置三者之间的误差传递矩阵。在此基础上，根据最小二乘准则建立多颗星观测时的目标定位精度理论分析模型。不同条件下的理论定位精度以及蒙特卡罗(Monte-Carlo)仿真结果验证了该理论分析模型的有效性，部分结论可以为传感器调度等工程应用提供参考。

分析低轨光学星座对中段弹道目标群进行组跟踪的必要性，提出了一种红外多传感器对中段弹道目标群的组跟踪新方法。该方法以概率假设密度滤波对目标群进行像平面跟踪，剔除杂波、估计目标状态和个数；以图像配准方法调整帧间目标状态估计，提高像平面目标跟踪稳定性；最后依据像平面目标跟踪结果提取目标群在像平面的质心量测，运用不敏卡尔曼滤波(UKF)以多传感器序贯滤波方式对目标群进行融合质心组跟踪。结果表明，新方法适应杂波能力强，对目标群的质心组跟踪精度优于传统方法，且有效实现中段弹道目标群的星载红外像平面稳定跟踪。

采用分光光度计测得了0.5~1.5 μm波段抛光合金铝样片的镜反射率谱，利用常数外推法和幂函数外推法将其进行外推，获得了全波段的镜反射率谱。然后根据克拉默斯克勒尼希（Kramers-Kronig）方法，反演获得了该样片在0.5~2.5 μm波段的复折射率和介电常数，与0.5~1.5 μm波段椭偏仪的测量结果吻合良好。利用基尔霍夫法和反演得到的介电常数，计算了波长1.06 μm时粗糙合金铝样片的散射双向反射分布函数（BRDF），与BRDF测量仪得到的结果吻合良好。利用样片的粗糙度参数和外推的1.5~2.5 μm波段的介电常数，获得了粗糙合金铝样片在该波段的散射BRDF。

为了分解转化丙烯腈苯乙烯丁二烯的聚合物（ABS）树脂生产废水中的有毒难降解污染物并提高废水的可生化性，采用铁炭微电解法对该废水进行预处理的研究，并利用傅里叶红外光谱（FTIR）检测分析了废水中特征污染物的分解转化。结果表明在进水pH值为4.0的条件下，微电解法能够高效地分解转化废水中的苯乙烯、二苯异丙醇、苯乙酮、2-氰基乙醚及双(2-氰基乙基)胺等主要特征污染物，生成不饱和脂肪酸、醇类及酰胺类易生化处理的小分子有机物。经微电解处理后，废水的BOD/COD值由0.32提高至0.71，极大地提高了废水的可生化性。

建立了同时快速测定蛹虫草菌丝体中腺苷、蛋白质、多糖和虫草酸含量的近红外（NIR）光谱定量分析校正模型。收集了来自不同蛹虫草突变株在不同的发酵条件下发酵获得菌丝体并采集其NIR光谱，采用径向基神经网络（RBFNN）建立样品的NIR光谱与其腺苷、蛋白质、多糖和虫草酸含量间的相关模型。RBFNN模型经过采用可移动窗口法提取各组分的NIR光谱特征波长变量、选择有效的光谱预处理方法、隐含节点数和扩展常数进行优化，获得测定腺苷、蛋白质、多糖和虫草酸含量的最优模型，其训练集样本的参考值与模型预测值间的相关系数（Rc）分别达到0.9436,0.9884,0.9018和0.8848，表明模型的拟合度很好，测试集均方根误差(RMSEP)RMSEP分别为0.6225 mg/g,0.0179 g/g,0.0115 g/g和0.0102 g/g，表明模型的预测性能很好。

设计制备了一种抗紫外(UV)辐射的塑料显示面板的减反射膜。对常用的聚碳酸酯(PC)塑料面板，在垂直入射时，减反膜紫外波段300~380 nm的平均反射率大于99.5%，可见光波段420~750 nm的残余反射率为0.22%；在45°入射时，紫外波段300~360 nm的平均反射率大于98.8%，可见光波段400~700 nm的残余反射率约为0.71%。讨论了PC基板与薄膜的附着力及应力。实验表明，PC塑料显示面板的抗UV辐射性能、减反射性能、使用的角度以及膜层的牢固度均能满足实用要求。

针对聚合物电致发光二极管（PLED）面光源的结构特点,建立了PLED面光源正负极双通道的散热模型。采用有限元分析软件对PLED面光源在光强为1000 cd/m2时的热特性进行模拟，获得其在自然对流和强制对流下的温度场分布图，从仿真结果知PLED器件的最高温度TH均处于PFO-BT发光层，分别为43.934 ℃和26.234 ℃。模拟PLED面光源由开始加载电压至光强为5000 cd/m2的全过程,获得PLED面光源最高温度TH与输入功率P之间线性关系。通过改变PLED面光源电极形状及开口率大小，分别模拟得出其对PLED面光源热特性的影响。仿真结果表明电极形状是PLED面光源最高温度TH重要影响因素之一，采用圆形电极更有利于PLED面光源散热，PLED面光源最高温度TH随着开口率增大而增大，但并非呈现简单线性关系。PLED面光源的热学研究结果为其优化设计提供了理论依据。