法布里珀罗(F-P)标准具是直接探测多普勒测风激光雷达常用的鉴频器件，标准具的性能及其入射光路的设计对整个探测系统的测量误差起着决定性的作用。基于三通道标准具的检测原理，对标准具的主要设计参数如自由谱间距、带宽和边缘通道之间峰值间距等进行了分析，给出了设计方法；入射光的状态对标准具透射率曲线的影响较为明显，根据标准具透射率相关方程，分别讨论了入射光的入射角、发散角和入射光斑未全部通过标准具设计通道对透射率曲线的影响，并且给出了相应的测量误差分析。

复用体布拉格光栅具有良好的波矢选择性以及可控的衍射效率。根据Kogelnik耦合波理论，分析复用体布拉格光栅作为谐波分离以及光束取样元件的可行性。结果表明，采用复用两片反射型以及单片透射型体布拉格光栅的结构，使得两片反射型体布拉格光栅对混有三个倍频成分的主光束中的基频、二倍频光束(1053 nm和527 nm)高效率衍射（色分离度分别为0.2%和0.3%），而对三倍频光束(351 nm)高效率透射（接近于100%），以达到谐波分离的目的；而透射型体布拉格光栅对三倍频光束低效率衍射(等于0.98%)，且衍射光束的空域时域光强分布与三倍频光束基本一致，以达到光束取样的目的。因此复用体布拉格光栅可同时实现谐波分离以及光束取样的功能，这给传统谐波分离以及光束取样光栅提供了一种备选方案。

提出Mask相位法校准出厂标定波长在532 nm的液晶空间光调制器(LC-SLM)在561 nm处的相位调制特性曲线。首先基于傅里叶光学模拟计算得出棋盘型二维相位光栅相位对比度与零级衍射光斑光强之间的对应关系，然后搭建实验光路测量计算机所发灰度图所对应的零级衍射光斑光强值。根据前面两组结果最后得到相位延迟量与计算机灰度级之间的关系曲线，从而得到LC-SLM在561 nm处的相位调制特性曲线。用4λ的离焦对光斑进行调制，校准之后光斑光强分布与理论计算值之间的偏差为45.7，比校准之前的偏差110.4减少了64.7；用10λ的倾斜对光斑进行调制，校准之后零级衍射光斑和二级衍射光斑的强度分别是校准前的32.3%和64.1%。实验结果表明，使用Mask相位法对LC-SLM的相位调制特性曲线进行校准之后，LC-SLM的调制效果有了明显的改进。

利用长周期光纤光栅（LPFG）中的双峰谐振效应，结合表面等离子体共振（SPR）传感器的高灵敏度，提出了一种新型镀金属光纤光栅液体浓度传感器。采用双包层结构模型和耦合模理论，分析了镀金属长周期光纤光栅双峰效应的谐振特性，环境折射率的传感特性以及金属膜厚对双峰LPFG灵敏度的影响。实验上制作了具有双峰效应的镀银膜长周期光纤光栅，并进行了NaCl盐溶液浓度的监测实验。结果表明，随着盐溶液浓度的增大，双峰谐振峰相互远离，各自向短波和长波方向偏移。选择银膜厚为103 nm的光纤光栅传感器，对溶液折射率分辨率可达1.8×10-5。进一步通过与基于双峰效应的无镀膜光纤光栅和普通单峰光纤光栅的盐溶液传感实验的比较，表明基于双峰效应镀金属长周期光纤光栅传感器对溶液浓度的监测灵敏度明显高于前两者。

偏分复用技术是提高系统传输速率的有效方法之一。搭建了被称为双偏振态差分相移键控（Dual-Pol. DPSK）码的新型偏分复用实验系统，它与具有相同的比特波特比的差分正交相移键控(DQPSK)调制方式相比，接收机要简单很多。与传统的偏振分解复用(POLMUX)技术相比，它无需偏振控制或偏振跟踪，只需一个解调器和一个平衡探测器以及电域的多电平判决就可以将两个偏振正交信号同时解调出来，大大降低了系统的复杂度。利用数值仿真的方法，分析了Dual-Pol. DPSK系统对噪声及偏振模色散（PMD）的容忍度，并且与单偏振态的差分相移键控(DPSK)及DQPSK系统进行了比较。结果表明，由于受符号间欧氏距离的限制，Dual-Pol. DPSK码对噪声非常敏感，在误码率为10-3时，它对信噪比(SNR)的要求比同速率的DQPSK系统高7 dB；由于频谱利用率高，相比于同速率的DPSK，Dual-Pol.DPSK对PMD的容忍度高5 ps，但与DQPSK相比，Dual-Pol. DPSK码抗PMD的能力要差一些。

通过构建两个正交的光功率比值，以光子技术实施微波频率测量。首先，待测微波信号经外调制器加载到连续光源上，在单边带载波抑制调制下仅得到单个光边带；以光学梳状滤波器对其进行滤波处理，在输出端检测得到随微波频率增大而呈现余弦函数和正弦函数变化趋势的两个光功率；将这两个光功率与参考光功率进行比较后，进而得到余弦函数型和正弦函数型两个光功率比值，即正交光功率比值。基于这两个正交光功率比值，可以在整个梳状滤波响应的自由频谱区内检测出唯一的频率值。进而设计了两种具体方案来实现这一测频思路：两个连续光源和单个光学梳状滤波器的组合；或者单个连续光源和两个光学梳状滤波器的组合，并从实验上验证了方案二的可行性。与已报道的类似方案相比，设计的测频方案扩大了测频范围，尤其是在级联或并联型测频结构设计中具有潜在应用前景。

由于千兆无源光网络系统中的上行光信号采用高速突发模式，故对其特性的检测是实现实时光层监测的难点。详细分析了上行光信号的传输特性、帧开销及噪声模型。并在此基础上，设计了一种检测方案，该方案通过高阻抗的前置放大器将信号引出，不影响原系统的正常工作，从而满足了实时检测的需要；通过峰值检波电路将高频突发信号降为低频进行处理，大大降低了检测的难度；在求出信号的平均功率后，利用底层光接收机模块中自带的限幅放大与数字判决功能修正误差。由于该方案对输入信号的信噪比有较大提升，且利用了系统的数字判决功能获取信号的占空比信息，故其实现成本低廉，检测精度理想。实验仿真的结果证明了该方案的可行性。

研究了单模光纤布拉格光栅的偏振相关损耗(PDL)特性。运用耦合模理论和琼斯(Jones)矩阵提出了反射光的有效偏振相关损耗(PDLeff)，并模拟了其随光栅参数和双折射量的变化性质。光栅反射光的偏振相关损耗在反射谱的带边处明显地表现出来，特别是带边比较陡峭时。结果表明，光栅的有效偏振相关损耗明显地依赖于光栅的结构参数和双折射量。光栅的有效偏振相关损耗随光栅长度和调制深度的增加急剧增大。对于给定光栅长度和调制深度的光栅，光栅双折射量小于2×10-5时，光栅的有效偏振相关损耗随双折射的增大迅速增大；光栅双折射量大于2.5×10-4时，光栅的有效偏振相关损耗的两个主峰的宽度变大并在其上有子峰，随双折射的继续增大，两主峰间距增大而子峰变小。实验结果与理论模拟基本吻合。

通过对常见光交叉连接器（OXC）的改进，提出了一种具有有限波长转换能力的内部光交叉连接节点（L-WIXC），既具备冲突消解能力又降低成本。采用算法编程方法，分析比较了L-WIXC和其他两种现有OXC结构，以及基于不同信令协议的L-WIXC的拥塞性能，结果表明L-WIXC具有较低的拥塞概率，并且基于JET协议的L-WIXC比基于JIT协议的L-WIXC具有更低的拥塞概率。通过搭建L-WIXC仿真平台，测试信号光功率、串扰、误码率、眼图等性能参数，分析讨论了单个L-WIXC节点，以及基于L-WIXC节点的线状网络和网状网络的仿真测试结果。结果表明L-WIXC具有良好的联网性能。

分析了背景杂波对红外小目标检测的影响，研究了一种针对红外小目标图像的背景杂波定量描述方法。提出了背景杂波定量描述方法需要满足的三个条件：与主观判断的结果一致、对于不同的红外图像具有适应性和能够辅助改进目标检测算法。综合考虑了目标与背景的特征，融合了4种特征，提出了一种新的红外背景杂波量化方法。首先采用支持向量机对背景杂波强度进行分类，然后对每类图像分别采用层次分析法计算各特征的权重，从而实现杂波强度的量化。设计了与传统方法的对比实验，实验结果表明该方法是一种有效的背景杂波强度量化方法。

针对非球面光学元件面形检测中的欠采样问题，提出了一种欠采样包裹相位图的恢复方法。首先，将原始欠采样包裹相位图在水平和竖直两个方向进行一个像素的错位相减，得到两个包裹相位差图。其次，对这两个包裹相位差图进行解包裹运算，得到两个解包裹相位差图。最后，应用傅里叶变换和最小二乘法恢复出连续的相位分布。模拟结果表明该方法可以高精度地对欠采样包裹相位图进行恢复重建。该方法与现有干涉仪相结合，有望实现非球面光学元件面形的检测。关键词傅里叶光学；欠采样；包裹相位；剪切干涉； 傅里叶变换；最小二乘法

傅里叶望远术(FT)是一种主要针对远距离暗弱目标的高分辨率光学干涉成像技术。它利用多束空间距离不同、时间频率受调制的激光干涉照明目标，通过解调光强探测器接受反射的回波时序信号来提取目标的傅里叶频谱，并利用相位闭合技术消除光程差和大气湍流等造成的相位畸变。采用发散光干涉在实验室内实现了傅里叶望远术对一维和二维目标的重构。实验方案较好地模拟了外场“T”型阵列发射结构，同时还保证了光斑的有效重合，最大程度地利用了光斑能量，有利于提高信号的信噪比，有利于光束对目标的瞄准，对进一步避免大气湍流的影响具有一定指导意义。

X射线双能计算机层析成像(CT)技术是安全检查领域一种重要的材料探测与识别手段。双能CT投影分解是双能CT预处理重建算法的核心内容和关键步骤。针对现有投影分解算法的不足，提出了一种基于投影匹配的双能CT投影分解算法。依据系统能谱和基材料线性衰减系数曲线，通过求解投影积分方程组建立高低能投影查找表。对于给定的高低能投影，在查找表中寻找最佳匹配点，进而获取基材料分解投影。该算法避免了现有算法复杂的迭代优化过程，简化了系统的标定过程，分解精度取决于查找表的设定步长。相对现有算法该算法有实现过程简单、易于并行计算的优点。仿真实验结果验证了算法的有效性。

光学超分辨、焦深扩展及焦移3种效应一直受到研究人员的关注，且在光学显微成像、光学校准、光学相干层析成像及光存储中有着重要的应用。提出一种可调谐光瞳滤波器来实现光学系统的轴向焦移及扩展焦深。该光瞳滤波器由两个完全相同且相互平行的λ/4波片和置于其间的λ/2波片组成，其中λ/2波片分为两个可作相对旋转的区域，并且通过推导得出其光瞳函数。研究结果表明，通过旋转半波片的角度可以实现焦移量的实时控制。因此该系统可应用于自动调焦系统，比如某些光学读写驱动系统有时需要调整焦平面。另外，当半波片两部分相位差为π时，横向超分辨和轴向扩展焦深同时实现, 可以应用于共焦扫描成像系统中。

在单目视觉测量中，由于模型自身的限制，沿摄像机光轴方向上的位移测量精度一般远低于垂直光轴方向上的位移测量精度。首先，从数学模型上分析了单目视觉位姿测量在沿光轴方向上位移测量精度低的原因；然后，为了提高沿摄像机光轴方向上的位移测量精度，通过在沿摄像机光轴方向上加装一个高精度的激光测距传感器，设计了一种单目摄像机激光测距传感器位姿测量系统，从而利用激光测距传感器的高精度测距数据提高系统在沿摄像机光轴方向上的位移测量精度；最后，分别对单目摄像机激光测距传感器系统的测量原理、参数标定以及测量过程中的数据融合等方面进行了理论推导与实验研究，实验数据表明了系统方案的可行性和有效性。

针对间接驱动情况下，冲击波诊断中出现的X光离化问题，利用半导体模型，解释了蓝宝石和石英晶体材料中出现黑区的理论过程，并进行了实验验证。利用光生载流子模型分析了石英晶体中时间方向上出现调制的过程，并进行了实验验证。发现使用石英晶体作为窗口材料，使用60 μm厚度的烧蚀层，在180 eV辐射温度条件下，没有出现明显的黑区。使用金层做阻挡层，可以有效避免X光离化现象的出现，从而为辐射驱动条件下冲击波诊断技术发展提供了参考。

介绍了一种偏振控制光强调制型点阵表面等离子体共振（SPR）传感器，分析了入射角度、金膜厚度、起偏器设置、光源波长及数据处理方式对传感器灵敏度和线性范围的影响，并对632.8 nm与740 nm两种光源传感器系统进行了实验测试与分析。结果表明，偏振控制光强调制型点阵SPR传感器可将光经过表面等离子体共振所产生的偏振态变化转化为光强变化来测量，选取适合的光源波长和入射角度，采用简单的光学结构与机械结构，就能使其获得较高的灵敏度，且测量范围控制方便，制作成本较低。偏振控制光强调制型点阵SPR传感器可广泛应用于生物分子相互作用分析和环境监测、食品安全、药物分析、生物医疗等领域的高通量检测。

根据红外成像特性及金属表面缺陷区域灰度分布变化缓慢的特点，提出了一种基于小波纹理特性统计分析的铜带表面缺陷视觉检测方法。利用CCD视觉传感器获取受检金属表面的红外影像资料，引入一阶Haar小波分解红外图像，抽取4个小波特性，然后分别使用Hotelling T2和X2多变量统计法融合4个小波特性。最后根据统计值判别图像是否存在缺陷，并使用支持向量机对缺陷进行分类。比较分析了两种小波域多变量统计方法检测缺陷的性能。实验结果表明，Hotelling T2统计法在缺陷检测和识别方面的性能较好，对微小缺陷可达到92.8%的检测率和95.42%的识别率。

针对光学透镜参数测量系统中的对焦问题，设计了一种粗精结合的复合自动对焦方案。在粗对焦过程中，选用全局图像的方差函数作为清晰度评价函数，用均值比较的爬山法实现焦面搜索，并用三点法判断初始对焦方向。在精对焦过程中，利用基于数学形态学的条件膨胀算法和形状因子提取目标图像，并以目标图像区域内的Brenner函数作为清晰度评价函数，用单点比较的爬山法实现焦面精细搜索。实验表明，该对焦方案不仅对焦精度高，还有较大的对焦范围，能够保证对焦位置包含在镜头景深范围内，且透镜参数的测量结果准确，稳定。

报道一种大型薄壳物体的智能光学三维测量以及自动在线检测方法，利用三节点光学测量传感器网络实现了大型薄壳物体内外表面数据的三维重建、特征尺寸获取及计算机辅助设计（CAD）模型的比对。提出一种有效的三维多节点传感器测量网络的系统标定方法，可同时完成整体测量系统在大尺度测量空间的现场标定以及各个三维节点测量传感器的标定。提出一种采用多传感器标定信息与最近点迭代方法（ICP）相结合的多视点深度测量数据的匹配方法。在此基础上，利用ICP将测量的三维模型数据与CAD模型数据相匹配，并获取误差分布图。理论分析和实验证明了所提出的测量方法的有效性。

描述了一种使用显微栅线投影技术和数字图像相关技术同时测量微结构三维形貌和变形的光学测量系统。在此系统中，正弦栅线通过相移投影器投影到被测物体表面，变形的条纹图由高分辨率的CCD相机和显微镜头采集并保存。相移技术处理条纹图得到形貌和离面变形，同时从相移图像中提取出被测物表面纹理，数字图像相关技术处理变形前后表面纹理得到面内变形。此系统为微结构光学测量提供了一种有效的手段。作为微结构力学性能测试的一个应用，系统测量了纸浆模塑材料在单向拉伸时在微小局部区域的力学行为。

在计算机仿真分析投影仪伽马非线性特性对包裹相位波动误差影响的基础上，提出一种面向相移结构光测量的相位波动误差补偿方法。该方法采用二次多项式最小二乘拟合的方法近似输出条纹光强分布，实现包裹相位波动误差的补偿，减小投影仪非线性导致的系统测量误差。此方法简单，运算量小，不依赖环境光源及投影仪、摄像机具体参数，具有很强的通用性。实验结果表明，该方法可大大降低由伽马非线性产生的相位波动误差，补偿后平均相位波动误差小于补偿前的1/5，解包查表误码率比补偿前减少14.5倍。

新一代计算机光互连普遍采用的垂直腔面发射激光器（VCSEL），是波长为850 nm的多模激光器。为了更好地与其匹配，需要开发截面大小与其输出面大小接近的脊形波导。在成功制备了最小截面积70 μm×50 μm，直线长度21 cm聚硅氧烷脊形波导的基础上，对其损耗机制进行了理论分析。利用微扰理论分析可知吸收损耗可以忽略不计，主要损耗由上下表面和侧面粗糙度引起的表面散射损耗决定。利用变分原理和有限元方法分析了气泡、缺陷和杂质对场分布的影响，得出了基模和1阶模受到肉眼可辨的影响和发生跃变时气泡、缺陷或杂质的具体量值。利用CCD摄像法测量传输损耗，实验结果与理论结果基本相符。

在频率扫描干涉法绝对距离测量过程中，目标的运动会对测量结果引入误差，经推导发现运动误差与激光扫频终点频率以及扫频过程中的光程差位移量有关。前者可直接通过高精度波长计测量，对于后者，提出了外差干涉频分复用技术，设计了一种新的频率扫描距离测量干涉仪，可同时实现目标绝对距离和光程差位移量的测量，通过剔除与扫频终点频率和光程差位移量有关的误差相位偏移量后即可实现运动补偿。分析了该绝对距离测量系统的可行性和运动补偿的不确定度，并对测量精度进行仿真验证。结果表明该方法快速有效，在较快速运动目标测距时可实现对纳米量级光程差位移量的测量。在几十米距离范围内，当频率扫描范围达到100 GHz时该补偿方法引入的误差约为几十微米。

将半导体可饱和吸收体（SESAM）锁模技术与腔倒空技术结合，采用半导体端面抽运方式实现了具有高重复频率、大单脉冲能量的皮秒激光器的运转。从理论上分析了腔倒空锁模输出的机理，建立起腔倒空锁模激光器运行的物理图像，并对影响激光器倒空率的一些因素进行了研究。实验上，实现端面抽运NdYVO4晶体的SESAM连续锁模后，在锁模腔内插入BBO电光调制晶体，获得10 kHz腔倒空皮秒锁模脉冲输出。当抽运光功率为14.1 W时，输出锁模脉冲的单脉冲能量为6.5 μJ，脉冲宽度为10.4 ps。

在激光实际应用中，为了提高系统的利用效率，常常需要将激光器的输出光束整形为特定光强分布光束。基于纯相位液晶空间光调制器的高空间分辨率、实时可编程控制等特性，结合模拟退火算法搭建了一套自适应近场光束整形系统。理论模拟了该系统对于理想高斯光束的近场整形效果，并基于这一闭环系统，对固体激光器输出的近高斯光束进行了近场光束整形实验，在近场得到了近平顶的光强分布，分析表明整形光束64%的功率集中在了均匀性误差小于9%的范围内。

采用溶胶凝胶法和微波辐射法制备了Mn2+,Dy3+Mg2:SiO4红色发光材料。研究了以Mg2:SiO4为基质，在单一掺杂Mn2+的情况下，微波合成时间和Mn2+的掺杂浓度对材料发光性能的影响。选择最佳微波合成时间和Mn2+的掺杂浓度，研究了共掺Dy3+浓度对材料发光性能的影响。通过这种方法制备了在410 nm激发下，发光中心位于690 nm的红色发光材料。

塑料光纤在成本、光纤到户和短距离通信等方面与石英光纤相比具有优越性。在塑料光纤基底中掺入某些光放大介质（如量子点），可以制备出塑料光纤放大器。目前，对于量子点掺杂的塑料光纤材料的光学性能的研究还很少。报导了一种以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基底的CdSe量子点光纤材料CdSe/PMMA。紫外可见近红外吸收谱以及荧光辐射谱测量表明，制备的CdSe量子点的尺寸单分散性较好，CdSe/PMMA的发射峰比CdSe的发射峰宽，其半峰全宽加宽了约10 nm。在波长为473 nm的激光持续照射下，CdSe/PMMA的荧光辐射强度不断增强，约12 h后发光强度趋稳，峰值强度增加约1倍，同时，荧光峰值波长出现蓝移，约25 nm，没有回复现象。由于CdSe/PMMA具有强荧光辐射和宽光谱的特点，因此有可能是一种较为理想的宽光谱光纤基底材料。

将谢尔宾斯基(Sierpinski)地毯结构引入二维光子晶体，设计了一种具有规则分形结构特征的光子晶体——Sierpinski类分形光子晶体。采用时域有限差分法仿真分析了空气背景介质柱和介质背景空气孔结构Sierpinski类分形光子晶体的透射谱。结果表明，只有当TM波入射空气背景介质柱结构时，Sierpinski类分形光子晶体存在禁带，其它情况均不存在禁带。分析了圆柱形Sierpinski类分形光子晶体的禁带宽度、禁带中心频率以及禁带中所出现的通带的特性随介质柱介电常数、介质柱填充因子的变化规律；仿真了不同分形级数以及不同介质柱形状对Sierpinski类分形光子晶体透射谱和带隙特性的影响。

研究了不同环境温度下晶体LaOF和非晶体SiO2纳米体系中掺杂Tm3+ 离子的荧光光谱。结果表明，在20~300 K的温度范围内，荧光谱线的宽度、强度以及谱线位置均随温度的升高而变化。发光离子的局域环境直接影响荧光光谱对环境温度的依赖程度：SiO2中发光离子的荧光寿命受温度影响较小，而位于晶相环境LaOF中离子的荧光寿命则显示较强的温度依赖特性，在脉冲激光激发条件下，研究了3H4能级荧光寿命随温度变化的规律。

为了探讨基于舌诊的疾病快速筛查，运用可见和近红外光谱仪，采集149名志愿者舌尖的反射光谱并且进行反射率归一化处理。根据临床诊断结果将样本分为4组：健康组、高粘血症倾向组、脂肪肝患者组和冠心病患者组。运用主成分分析(PCA)结合人工神经网络(ANN)方法、偏最小二乘(PLS)方法和间隔偏最小二乘(iPLS)方法3种方法建立分类预测模型。预测准确率分别为75%，75%和85%。实验结果表明，在3种建模方法中，iPLS预测效果最好，与可见光波段相比，近红外波段含有更多与疾病分类相关的光谱信息。实验的结果表明，光谱法用于某些疾病的快速诊断具有较高的可行性。

复杂生物组织中光传输的精确模拟一直是组织光学的研究热点。利用新近发布的光在体素化三维结构组织中传输的蒙特卡罗模拟软件(MCVM)，采用目前国际上分辨率最高的人体结构数据集，模拟光在人体前臂组织中的传输，得到了组织中光吸收量的分布信息和空间分布特征，探讨了前臂组织的三维解剖结构对光传输和分布的影响。结果显示，三维解剖结构对光传输和分布有显著影响；相比于前人普遍采用光在多层组织中传输的蒙特卡罗模拟软件(MCML)和层状模型所得的模拟结果，能更真实地反映光的传输和分布。该研究可为光动力疗法(PDT)、红外疗法等光保健与治疗技术提供定量的参考信息，具有一定的临床价值。

介绍了一种基于介观反射光谱分析的纳米尺度折射率波动表征的方法，揭示了介观反射光谱用于纳米尺度折射率波动表征的机理。采用时域有限差分方法，分析了光在一维折射率分布介质中的传播情况和光谱特征，并通过精确控制一维通道内部折射率波动的标准差和空间相关长度，定量分析了混乱度的仿真计算值及其与理论设置值的关系。结果表明，反射光谱对混乱度的变化是高度敏感的，一维光传输通道内纳米尺度上的折射率波动可以通过反射光谱来感知，且混乱度在一定近似条件下，随着折射率波动方差及其相关长度的增大而线性增大。该方法避开了远场光学衍射极限的限制，有望获得以往无法觉察的纳米尺度变化的统计信息。

为明确纳米金粒子对肿瘤组织近红外光学成像的影响，研究观察了肿瘤组织于纳米金粒子贮积后对其近红外光谱范围的光学特性的变化特点。实验中，应用 MCG-803人胃腺癌细胞系(来源于CTCC)，采用原位接种法建立BALB/C裸小鼠胃癌模型，给予动物静脉注射纳米金粒子悬液，以组织切片形式检测肿瘤组织近红外光衰减系数的特征性变化。结果显示，纳米金粒子在肿瘤组织内贮积后，肿瘤组织在800~1500 nm的近红外光谱谱线特征未改变，基本轮廓相似，但其近红外光光谱透射率明显降低4.4%~7.0%，经900,1000,1100,1200,1300和1400 nm位点的数据统计，结果具有显著性差异。实验结果说明，纳米金粒子在胃癌裸鼠肿瘤组织中贮积后，可以使肿瘤组织近红光的衰减加强，为肿瘤组织的近红外光学成像检测提供参考。

采用光的矢量衍射理论，研究了0/π圆形相位板不同设计参数对于受激发射损耗（STED）显微镜中抑制光形成中空聚焦光斑聚焦质量的影响，并进行了数值模拟。相关计算结果表明，当采用不同偏振态、不同光强分布的入射光作为STED光，0/π圆形相位板内径的合理取值范围是不同的，而系统所用物镜的数值孔径对于内径的取值影响较小。在各种不同的参数组合下，使用线偏振光和圆偏振光作为入射光时，0/π圆形相位板内径取值范围基本保持一致；当入射光为径向偏振光时，内径取值则相对较大；而当使用切向偏振光时，任何取值均无法在系统焦平面附近得到满意的中空聚焦光斑。

将倒置荧光显微镜、反射式显微物镜、微透镜、光纤和荧光分光光度计等有机地融合为一体，建立了测量单个油气包裹体的紫外可见显微荧光光谱装置，该装置无需对显微镜做任何技术改造。实测了伏4井（泉三段，吉林油田)单个油气包裹体的紫外可见显微荧光光谱。通过250 nm激发下的荧光光谱定性地推测油气包裹体中古油所含芳烃主成分，结果表明液态油气包裹体的重质烃相对含量比气液包裹体多。通过365 nm激发下的荧光光谱计算了油气包裹体的色度坐标，克服了人眼判断颜色的主观性。同一储层单个油气包裹体的紫外可见显微荧光光谱及色度表明该储层在二期充注时可能有两个成熟度不同的母源。

电磁诱导透明 (EIT) 效应改变了介质的吸收特性，导致了线性极化率的抑制和非线性极化率的提高，从而可以实现高效率四波混频的产生。实现了基于 EIT 的高效四波混频，且研究了样品温度、入射光功率和入射光偏振状态对四波混频信号的影响特性。研究发现，温度对样品铷的两个同位素 87Rb 和 85Rb 的影响有所差别，它们分别存在一个最佳工作温度使得四波混频信号最大；四波混频信号强度正比于入射光的功率；通过偏振调制四波混频可实现对四波混频的抑制和增强控制。

利用光线追迹方法得到系统的数值模型，然后运用级数展开方法，建立起系统的3阶解析模型，亦即3阶像差理论。该模型给出系统像差系数和计算系统点列图的解析表达式，可适应于包含变间距凸面光栅的系统，并具有良好的扩展性。通过追迹示例Offner系统中10000条不同波长、不同高度的光线，结果表明运用解析模型可以快速而准确地生成系统的点列图。利用解析的像差系数分析了系统中彗差、球差和像散等主要像差的几何特征，加深对系统成像特性的理解，为Offner系统优化设计提供理论指导。

离轴照明是现代投影光刻中的一种重要的分辨率增强技术。针对不同的照明模式要求，提出了一种利用自由曲面来实现离轴照明的方法。根据入射面和目标面之间的坐标拓扑和能量守恒关系,利用数值求解法得出自相应的折射式自由曲面并对结果进行模拟，分别设计了环形、二极和四极照明，照明效率均达到90%以上，照明均匀性均优于93%。结果表明，可以满足193 nm投影光刻照明系统的设计要求。

基于迈克耳孙干涉仪原理，设计了利用双光束干涉效应的微机械光纤信号调制器。实验中从输入端输入的光纤信号，经分光板后分为光强相等的透射光束与反射光束；调制信号以电压形式加载于压电陶瓷，使其伸缩振荡，以调制透射光束与反射光束之间的光程差；透射光束与反射光束经透镜聚焦后在输出端面发生双光束干涉，在输出端输出被调制的光信号，再耦合进光纤。这种光纤信号调制器属于振幅调制类型，实验中光纤信号调制器调制度优于90％，信噪比约为18 dB，带宽约为200 kHz。此调制器件具有结构简洁、调制度高、稳定性好和价格低廉，适用于全光纤光路的特点，可应用于低频光纤传输信号的调制及信号斩波等。

利用光刻、阳极氧化和剥离技术在玻璃基底制备薄膜后栅型场发射阵列，采用丝网印刷技术将一维SnO2纳米发射材料转移至后栅结构的阴极电极上，借助光学显微镜和扫描电镜观测薄膜后栅型场发射阴极阵列，利用ANSYS软件模拟了不同条件下阴极电极附近电子运动轨迹。结果表明，一维SnO2纳米线在阴极电极衬底上分布均匀，电子束斑随着阳压的增大而逐渐减小，随栅压的增加而变大。将阴极板与阳极荧光板制成了5 inch(1 inch=25.4 mm)单色薄膜后栅型结构场致发射显示器并对其进行了场发射性能测试。实验表明，在栅压和阳压分别为140 V和2000 V，阴极和阳极的距离为1100 μm时，薄膜后栅型SnO2场致发射显示器能实现全屏点亮，其器件的最大阳极电流为232 μA，峰值亮度为270 cd/m2，稳定发射400 min，发射电流无明显衰减，表明器件场发射性能良好，具有潜在的应用前景。

设计了一种基于受激布里渊散射(SBS)的新型多级慢光延时结构。该多级延时结构将两段慢光延时介质用两个环形器相连接，使经过一级延时后剩余的抽运光经过环形器进入到第二段慢光延时介质中作为二级延时的抽运。该结构与传统的多级慢光延时结构相比，不需要为每段延时介质提供独立的抽运系统，结构简单，抽运光利用率高，延时效果显著。实验选用两段12 km的单模光纤构成两级延时结构，在抽运光功率为5.0 mW下，50 ns的脉冲信号经过一级慢光延时介质获得40.68 dB的布里渊增益和46.163 ns的延时，经过二级慢光延时介质后，最终获得了90.552 ns的延时，抽运光利用率达到96%。

对GaN基大功率蓝光发光二极管（LED）分别施加了-200，-400，-600，-800，-1100和-1500 V的反向人体模式静电打击，每次静电打击后，测量样品电学参数和光学参数的变化，研究了静电对LED可靠性的影响，并从理论上分析了相关衰减机理。结果表明，在-200，-400，-600和-800 V的打击后，有明显的软击穿，这是因为在有源区和限制层中产生了缺陷；在-1100 V和-1500 V的打击后，漏电很大并且光通量衰减为打击前的50%，这是因为大的静电使得有源区产生熔融细丝，导致小电流时LED不发光，大电流时光通量明显下降，致使LED失效。同时还提出了一种简单有效的抗静电保护电路。

采用光束传播法(BPM)获取一种全新的基于非对称Y分光单元的多模光功率分配器设计。针对光能量在多模传输波导中分布不均的特点，引入了基于圆弧结构的非对称结构，从而实现了对波导中能量的平均分配。通过对各设计参数与输出功率的关联分析，导出了一系列同多模功率分配器结构相关的公式。以此为基础确定了分别对应于62.5 μm，120 μm波导宽度的1×4，1×8多模光功率分配器的结构及具体参数。其器件长度分别为7.6 mm，21.7 mm。理论计算表明此两种器件在1.31 μm窗口具有极为均匀的分光性，对应的插入损耗为6.05 dB及9.06 dB，器件的偏振相关损耗大约在0.2 dB。

提出了一种新型缺陷位移光子晶体全光开关。基质光子晶体通过在硅介质上构造三角形周期排列的空气孔形成，同时引入线缺陷和点缺陷，获得了一种具有高品质缺陷模的光子晶体点、线混合缺陷结构。在此基础上，通过点缺陷处填充克尔型非线性光学介质有机聚合物含对甲苯磺酸取代基的聚二乙炔（PDA-PTS），调节控制光使缺陷模发生动态迁移，从而实现对信号光的通断控制。采用时域有限差分法（FDTD）进行仿真计算。分析结果表明，开关消光比大，阈值低，响应时间快。该缺陷位移光子晶体全光开关对于未来高速全光通信和光计算技术的应用具有重要学术意义。

基于非稳态场的相干理论，对部分空间相干部分光谱相干二维厄米高斯脉冲电磁光束在自由空间传输时的偏振特性做了详细的数值研究。结果表明，脉冲电磁光束的偏振度分布由光束阶数、光束的空间相关长度、时间相干长度和场点位置等因素共同决定。研究表明，当空间相关长度趋于零或无穷大时，轴上点偏振度趋于一固定值，与光束阶数和场点位置无关。光束阶数较大或传输距离较远时，轴上点偏振度随时间相干长度的增大而增大，随脉冲宽度的增大而减小。光束阶数越大，横截面上偏振度P=0出现的次数越多。

研究了光束在空气与电介质分界面传输产生的自旋霍尔效应，揭示了光束重心横移分别与偏振态、折射率差以及入射角三者之间的定性关系。研究发现各光场横移都随偏振参量增大而增大，左、右旋椭圆偏振光的横移等值反向，圆偏振态下的横移比椭圆偏振态下的横移大。改变折射率差的大小，反射光横移随折射率差的增大而减小，但当折射率差接近零时，反射光场横移消失。折射光横移随折射率差的增大而增大。反射光横移随入射角的变化存在极值点，而折射光横移随入射角的变化呈单调性。研究光自旋霍尔效应横移的影响因素可为调控和增强光自旋霍尔效应提供理论依据。

多光子纠缠态是量子通讯网络中的重要资源，光与二阶非线性介质相互作用的自发参变下转换过程是目前制备多光子态较成熟的方案之一。尽管脉冲光可以提高非线性转换效率并简化通信协议，但是进一步增强光与介质间的相互作用对提高多光子的产生效率依然必要。设计了飞秒脉冲激光谐振腔系统，在不改变脉冲重复频率和频率梳结构的情况下，提高了下转换过程的参变增益，从而获得更有效的多光子态输出。与传统的脉冲光单次穿过晶体方案相比，单光子与双光子的产生率分别提高6.25倍和38.6倍。实验结果与理论分析基本一致。

粒子的形状和凝聚对光散射特性有着很大的影响。基于分形生长的受限扩散(DLA)模型，模拟了凝聚粒子的三维空间分形结构，并采用回转半径法计算了凝聚粒子的分形维数。利用离散偶极子近似(DDA)方法研究了纳米石墨凝聚粒子的光散射特性，对于原始粒子数不同的凝聚粒子及分形结构不同的凝聚粒子，数值计算了散射强度和偏振度随散射角的分布规律。结果表明凝聚粒子的散射特性与包含的粒子数目、入射波长和分形维数有关，与等体积球的散射特性也存在很大的差异。

采用微波等离子体化学气相沉积设备在高掺杂硅衬底上沉积了一层金刚石薄膜，然后采用离子注入法在金刚石薄膜中注入不同剂量的Ce3+,从而制备出了Ce3+掺杂的金刚石薄膜。研究了其电致发光特性, 得到了发光主峰位于蓝区(476 nm和435 nm处)的光发射。实验中发现随着Ce3+注入剂量的增加，电致发光强度也随之增加。

非制冷红外焦平面阵列的微桥结构在微加工工艺中，由于温度的剧烈变化，在薄膜中产生热应力而引起微桥的变形，将对器件产生不利影响。利用有限元分析方法，对微桥在热应力作用下产生的变形进行了分析，提出了两种控制热应变的途径：1)选择一种低热膨胀系数、低杨氏模量的电极材料；2)在电极材料的表面沉积一层SiNx薄膜。仿真结果表明，两种途径使微桥的最大形变值从1.4740 μm分别减小到0.4799 μm和0.0704 μm，达到了减小热应变的目的。