由于可见光和红外等光电设备对近海面（50 m范围内）的低空目标如海上舰船、掠海导弹和低空飞机进行跟踪探测时，受到大气折射效应影响显著，可导致探测距离的增大或者缩短，尤其是出现的蜃影现象，将增加系统的虚警概率，干扰对目标的跟踪。基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传输特征评估模型，并利用2009年11～12月在北黄海某海域开展的海上光电探测实验数据，实时评估了特征折射高度，最大探测距离等关键参数，仿真模拟了海上多目标图像，验证了模型的性能。结果表明，基于实时海洋气象环境信息，模型评估最大探测距离准确率较高，并且可以较准确地模拟不同距离上的目标图像。

通过引入波面的二阶导数对传统的最小二乘法(LSM)进行了改进；利用改进后的LSM分别分析了单个方向和相互正交两个方向的横向剪切数据，并将改进后的LSM与网格点法和积分法复原波前的空间特性进行了比较；利用相互正交两个方向的横向剪切数据分别分析了环形孔径和复杂孔径横向剪切干涉仪（LSI）波前复原的频率响应和空间分布特性，并进行了仿真验证。证实了对于任意形状的光阑，利用改进的LSM可以从相互正交的两个方向的剪切干涉图中提取对应光阑部分的相位。

如何定量计算和预测在不同条件下偏振滤波抑制大气背景光的效果，目前缺乏合适的性能表征量及其计算模型，为此提出了偏振滤波抑制大气背景光的性能计算模型。定义了大气背景光抑制比(ARR)，综合天空光相对光谱辐射功率模型和地面太阳直接辐射光谱模型、地物反射特性等，给出了以太阳方位、相机光轴方向、大气能见度和地物光谱反射率等为输入参数的ARR计算公式。该模型的仿真实验结果表明，在晴天与轻霾天气条件下，太阳夹角、大气能见度和地物类型三因素的变化对ARR的影响依次减弱；太阳夹角的变化强烈影响ARR；偏振滤波对多数地物取得相似的大气背景光抑制效果；ARR指标值越大，图像对比度提高越明显。

考虑大气折射对星载激光测距的影响，研究了基于光线追迹理论的激光程差计算方法。综合利用气象探空数据和高层大气模式数据，拟合得到了全国46个典型地区的年度平均大气折射率模数高度分布廓线。据此，比较分析了光线追迹算法结果与Marini-Murray模型计算结果，给出了激光程差的全国性分布状况。最后，分析了激光程差与海拔高度和卫星高度角之间的关系。

以美国国家标准研究院(NIST)标准探测器为核心，加入分光系统，数据采集系统，共同构建一套具有自身响应度标准的高精度紫外标准辐射计。并对其内部核心元件进行了性能测试，在NIST标准探测器响应度已知的情况下，经过理论推导并加入相应的修正因子，最终得到高精度紫外标准辐射计的响应度标准。并对高精度紫外标准辐射计进行了精度(达1.3%)分析，证明了该辐射计具有良好稳定性，较高精度及自身响应度标准。

为了实现基于“标准探测器”的高精度辐亮度基准的传递，提高遥感器定标精度，研制了基于陷阱探测器的多波段辐亮度标准传递探测器(MRSTD)。该探测器具有8个测量通道，工作波段分布于400~1000 nm之间。其主要特点在于以硅陷阱探测器作为光功率测量部件，以窄带干涉滤光片进行分光，辅以视场光阑、孔径光阑限制入射孔径以及入射立体角，使用微弱电流测量电路测量探测器输出光电流，利用闭环温控系统对滤光片和陷阱探测器进行温控。详细介绍了该辐亮度探测器的工作原理、研制过程，并对其光谱辐亮度响应率定标不确定度进行了评估，其定标不确定度优于1.26%。

建立一个计算极紫外投影光刻掩模衍射场的简化模型，在该简化模型中通过对入射光场进行追迹推导衍射场分布的解析表达式。简化模型中的掩模包括多层膜结构和吸收层结构两部分。多层膜结构的衍射近似为镜面反射。吸收层结构的衍射利用薄掩模修正模型进行分析，即将吸收层等效为位于某等效面上的薄掩模，引入边界点脉冲描述边界衍射效应，通过确定等效面的位置和边界点脉冲的振幅和相位，对经过吸收层的几何光波进行修正。吸收层结构的薄掩模修正模型能够用于计算斜入射角在12°范围内变化时，11 nm及其以上节点的密集线条的衍射场。以计算6°角斜入射、22 nm密集线条的掩模衍射场为例，该掩模简化模型与严格仿真计算结果相一致。

凸面闪耀光栅是研制高光谱分辨率超光谱成像系统的关键器件之一。由于要求的闪耀角度一般较小，制作工艺难度大，其衍射效率与理论值有较大差距，一直制约其应用。针对上述问题与难点进行了分析，通过光刻胶光栅掩模制作和Ar+离子束刻蚀等工艺制作了凸面闪耀光栅。针对离子束大掠入射刻蚀凸球面时槽形闪耀角不易一致的难题，利用转动扫描刻蚀实现了球面上的闪耀光栅刻蚀，最终制作出了约4.3°闪耀角的凸面闪耀光栅，在400~800 nm波段范围内，其+1级衍射光效率均值达40%以上。

提出了一种基于一维亚波长金属光栅结构的具有偏振片和彩色滤光片功能的偏振型彩色滤光片。该金属光栅由基底、介质光栅层介质层和金属光栅层等三部分组成。采用严格耦合波理论分析了介质光栅层介质层和金属光栅层对光谱特性的影响，模拟结果表明高折射率介质层介质光栅层的存在，能有效提高彩色滤光片的性能。给出三色彩色滤光片优化的结构参数，获得同时具有透射率大于72.6%的宽带滤波和偏振消光比大于40 dB的光谱输出。其中红色滤光片的中心波长650 nm，透射率极值72.60%；绿色滤光片的中心波长550 nm，透射率极值79.86%；蓝色滤光片的中心波长445 nm，透射率极值77.00%。通过循环利用TE偏振光，其透射率极大值可提高至117.8%。

提出了一种基于偏振分离型滤波器结构的光纤激光陀螺，并分析了其双向的工作原理和产生频差的条件。其中的偏振分离型滤波器在双向滤波的同时还可用于调节两束激光的能量耦合强度。抽运激光的功率超过10 mW阈值时，环形腔中可产生双向振荡的单纵模激光，其拍频频率可通过滤波器在50 kHz~1.5 MHz范围内连续地调节。在设定拍频频率为70 kHz时对陀螺进行旋转测试，得到了拍频频率随陀螺转速呈线性变化的曲线。

制备了一种CdSe/ZnS量子点掺杂光纤，测量了不同掺杂浓度和光纤长度下的量子点光致荧光光谱，得到了荧光峰值波长的红移随量子点光纤掺杂浓度和光纤长度的变化。观测对比了4种不同纤芯本底材料（UV胶、甲苯、正己烷和正癸烷）随光纤长度增加的红移，发现在不同的本底材料中，红移随光纤长度的增加的速率不同。在不同本底材料和不同的掺杂浓度下，最大红移均趋向于20 nm的同一饱和值，该饱和值取决于量子点第一吸收峰的半峰全宽。

采用改进化学汽相沉积(MCVD)与溶液掺杂结合的方法探讨了掺铋石英光纤预制棒的制备工艺,研制了具有红外宽带发光特性的掺铋SiO2-Al2O3-GeO2光纤。研究了不同掺锗浓度与氧气浓度条件下制备的预制棒的光谱特性。掺铋预制棒切片在532 nm和808 nm光激发下，产生中心波长为1146 nm,半峰全宽为204 nm与中心波长为1281 nm,半峰全宽为250 nm的近红外发光。拉制的光纤在808 nm光激发下,产生了中心波长为1265 nm,半峰全宽为280 nm的近红外发光；在976 nm光激发下，观察到光纤产生中心波长为1125 nm，半峰全宽为460 nm的超宽带近红外发光。光纤与预制棒的发光存在明显差异。通过控制预制棒制备工艺可以使铋掺杂光纤的发光满足实用的需要。

研究单端腐蚀光纤布拉格光栅（FBG）在低折射率区（约1.333～1.360）对折射率与温度同时测量的理论模型，分析其主要结构参数对折射率灵敏度和线性度的影响，建立相应的线性近似理论和误差分析方法。理论仿真结果表明，可通过减小腐蚀区的直径或选择光栅周期较大的FBG制作传感器来提高折射率灵敏度，但这同时会降低传感器的线性度及增大折射率灵敏度的理论误差。在此理论分析基础上，设计并制作一个单端腐蚀FBG，进行相应实验研究，实验结果与仿真结果一致。

数值模拟了一种利用高非线性光纤(HNLF)中的交叉相位调制(XPM)效应实现归零(RZ)码到非归零(NRZ)码的转换方案，讨论了RZ信号的占空比对转换后NRZ码性能的影响。转换后NRZ码的性能受输入RZ信号占空比的影响，当RZ信号占空比在30%~50%范围内可实现较好地转换。同时，实验实现了码率为10 Gb/s、占空比为33%的 RZ码到NRZ码的转换，对比了连续探测光的原始谱和展宽谱，给出了转换前后信号的典型眼图和误码率(BER)特性。结果显示，在误码率为10-9时，由RZ码转换到NRZ码引入的功率代价不到1 dB。进一步的实验验证了这种方案在大于160 Gb/s或更高码率下的可行性。

基于Pound-Drever-Hall (PDH)激光锁频原理，研制了一种高灵敏度的光纤振动传感器。该传感器采用光纤光栅法布里珀罗(F-P)腔作为传感头，将振动信号所引起的光纤光栅F-P腔透射峰位移信号转换成对应的误差信号进行探测。实验测试结果表明此系统对1~5 kHz频率范围内的振动信号传感性能优良，信噪比大于50 dB。综合考虑系统元器件参数及各种环境影响因素，从理论上对系统进行了分析，得出系统最小分辨率为11.7×10-12 strain/Hz，优于目前的典型光纤振动传感系统。

S变换结合了窗口傅里叶变换和小波变换的优点，是一种很有应用前景的时频信号分析技术。相比窗口傅里叶变换，S变换的窗口大小随频率调整，具良好的时频分辨能力；与小波变换相比，它的时频表示形式更加直观，且与傅里叶频谱保持联系。在空间/时间方向上，所有位置S变换谱的叠加构成完整的傅里叶谱，而小波变换并不具备频谱的概念。讨论了一维S变换在基于条纹投影的光学三维测量中的应用，研究了基于滤波方式的S变换轮廓术；严格推导了条纹图的S变换表达式，完善了基于“脊”处理思想的S变换轮廓术，利用表达式中的调制度信息，研究了基于调制度排序的可靠度相位展开算法在S变换轮廓术的应用；讨论了一维广义S变换对条纹处理的影响。

提出了一种利用相干合成线阵高斯光束扫描识别漫反射背景中的猫眼目标的新方法。建立了线阵高斯光束的相干合成数学模型，利用Collins衍射积分公式以及将硬边光阑窗口函数分解为有限个复高斯函数之和的方法，推导了相干合成线阵高斯光束通过猫眼目标和朗伯漫反射体反射后的解析光强分布公式。通过数值计算分析了目标尺寸、光束线阵数对反射光时间分布特性的影响。结果表明，朗伯漫反射体的反射光时间分布不具有周期特征，其尺寸越大，时间分布展宽越大；猫眼目标的反射光时间分布周期特征与目标处的光强纵向分布周期特征相似，其口径越大，丢失的频率特征越多。基于该方法可以有效地从复杂漫反射背景中快速识别出猫眼目标，并估计出漫反射体或猫眼目标的尺寸大小。

针对微光学元件的三维面形检测，提出了利用数字全息显微(DHM)方法实现全视场、非接触式和非破坏性的快速三维定量相衬成像。首先构建了无透镜傅里叶变换数字全息装置，通过对获取的全息图进行单次快速傅里叶逆变换实现数值再现，然后采用两步相位相减法校正相位畸变，利用最小二乘法获得解包裹相位图，进而给出测试样本的面形信息。实验中，对微透镜阵列进行了形貌检测，得到其口径和浮雕深度分别为1.595 mm和2.424 μm，这与采用白光干涉仪获得的结果具有较好的一致性，表明无透镜傅里叶变换数字全息显微术应用于微光学元件面形成像是可行和有效的。

介绍了为一个平顶激光光束放大器所搭建的监测和补偿系统。该放大器采用多级放大结构, 能够输出单脉冲能量5 J, 光斑尺寸50 mm×50 mm的平顶激光光束。放大器内部的液晶光阀可以对输出光斑的能量分布进行有效的调制。监控系统与放大器中的空间滤波器相结合, 通过傅里叶像传递的原理, 将液晶光阀上的能量分布成像到监测CCD上。补偿系统通过将放大器输出光斑反馈到液晶光阀上, 有效的提高了输出激光光束的质量。实验结果表明, 整形后的光斑内部能量分布更加均匀, 放大器输出的平顶激光光束近场调制度为1.64, 软化因子为0.053。所设计的监测和补偿系统较好的实现了对光束质量的控制和改善。

实现了一种基于时空域分析影像云纹的振动测量方法。在此方法中，一个正弦光栅放置在低频振动物体的正前方。光栅及其影像相互干涉产生的云纹图像由高速摄像机采集并保存。序列云纹图像的联合时空域信息将同时被三维傅里叶变换处理，而不是各自分开处理。通过过滤三维频谱和三维反傅里叶变换，得到三维复相位矩阵，从而获取运动物体在不同时刻的形貌和位移。连续振动悬臂梁的测量实验结果表明，影像云纹结合时空域分析能够用于动态测量，证实了该方法的有效性。

在物面系综平均双波长散斑相关法基础上，提出了双波长数字散斑相关方法测量表面粗糙度；模拟研究了双波长散斑场空间相关参数及在两单波长散斑图像中样本子区与目标子区的位置关系；实验探讨了数字图像处理的窗口尺寸对空间相关峰值的影响；对平磨和抛喷丸表面样块的粗糙度测量实验表明，双波长散斑场空间相关参数能有效表征表面粗糙度。新的测量方法具有数据采集速度快、表征参数稳定性好的特点。

研制出基于长程轮廓测量仪原理的Wolter I型反射镜面形检测装置。为提高该装置测量精度，重点介绍在原有装置基础上所做的扫描光学系统结构和探测器件两方面的改进。利用五角棱镜的光学特性消除导轨运动误差；用位置敏感探测器替代CCD探测器，提高面形检测装置的理论测量分辨率。对改进后新面形检测装置进行定标和样品实测实验，并与原实验数据进行比较。结果表明：新面形检测装置倾斜度测量均方根误差为1.7 μrad，轮廓高度测量误差峰谷（PV）值为56 nm，测量精度明显提高。为下一步精细加工Wolter I型反射镜面形奠定了基础。

光栅编码器装调的偏心误差和使用中安装转轴的振动严重影响光栅编码器的测量精度，限制了光栅码盘的应用范围。为了消除光栅编码器偏心与振动对测量的影响，在双读头法的基础上，提出了四读头法消除光栅编码器偏心和振动影响的方法，并进行了理论推导和仿真。结果表明，采用沿光栅编码器圆周均匀分布的四读头读取叠栅条纹信号，并将检测相位相加除以4的方法比当前普遍采用的对径读头读数相加除以2的方法更能有效地提高光栅编码器的测量精度，从而降低了光栅编码器的装调要求。利用四读头各自采集的测量信号可以解算出偏心方向和偏心量，从而可以消除安装转轴振动的影响。对光栅编码器的进一步应用研究具有指导意义。

提出一种基于小波匹配滤波和傅里叶变换技术的干涉图条纹数/条纹间距的提取方法。该方法是先对粒子场干涉条纹图和粒子掩模图像，利用Mexican Hat小波分别提取其边缘图像，对所得到的边缘图像进行2D相关运算得到粒子的中心位置。根据粒子的中心坐标及粒子图像形状大小提取出单个粒子干涉图像。再对每个粒子干涉图像进行傅里叶变换，利用修正Rife方法提取条纹频率，得到粒子干涉条纹数/条纹间距，其测量精度可达到亚像素精度，并进行了模拟和实验测量。当重叠系数γ<11.62%时，算法识别率高于90%，频率提取误差小于0.0185%。对51.1 μm的标准粒子测量的不确定性为±0.41 μm，绝对误差1.31 μm。研究结果表明了该算法的可行性。

傅里叶变换干涉成像光谱仪的光谱重构过程主要基于光源光谱和其对应干涉图的傅里叶变换对关系。采用傅里叶变换或余弦傅里叶变换方法可完成重构，但该两种方法由于没有消除变换过程中由引入相位信息和边界条件而产生的误差，会给光谱重构精度尤其是光谱强度重构精度造成负面影响。针对该问题，提出了一种针对傅里叶变换干涉成像光谱仪的共轭校正光谱重构方法，利用傅里叶变换的共轭性质，首先对预处理后的干涉图作共轭对称，然后采用傅里叶变换求得共轭光谱项及共轭校正项，再通过这两项校正得到真实光谱。经仿真和利用氦灯进行实验，可以验证，相对传统的光谱重构方法，该方法兼顾了干涉图和光谱图的实数域问题，同时也解决了余弦傅里叶变换的边界条件问题，采用重构光谱与定标光谱差值的均方根值进行评价，相比于定标光谱，该方法的重构光谱频率一致性和强度一致性均优于0.1%，较之传统方法，其对于光谱强度的重构精度一致性可提高5%，对傅里叶变换成像光谱仪的光谱重构方法研究工作具有指导意义。

在基于条纹投影的三维轮廓术中，投影条纹不可避免地会引入载频分量。同时实际成像系统又存在畸变等光学像差，导致载频分量不再是线性分布，只有准确消除载频成分后，才能还原待测物体的三维形貌。提出了一种运用泽尼克多项式拟合消除载频的方法，用参考平面区域数据点的相位值和泽尼克多项式值，拟合得到整幅图像的载频相位分布，从整体的相位中减去载频相位，获得由物体高度调制的相位分布。对理想变形条纹和有畸变变形条纹的载频消除过程分别进行了模拟实验，并与现有方法的结果进行了对比，验证了该方法的有效性。实物实验也表明该方法可以有效地消除载频，减小重建误差，且其算法简单，只需单帧图像即可消除载频，有望在动态三维面形测量中得到应用。

提出了一种利用载频电子散斑干涉测量三维位移场的新技术。首先，设计了一种新型的大错位方棱镜，利用该方棱镜可实现大错位电子散斑干涉。其次，被测物和参考物由布置在水平和竖直位置上的3个激光光源分别照明，三维电子散斑干涉系统由3个激光器、大错位方棱镜、CCD和参考物面组成。参考物面的一次偏转可同时引入3个干涉场的载波条纹。分别采集3个激光器照明下物体形变前后及参考物面偏转后的散斑干涉图样，图像相减后得到不同照明条件下的载波条纹和受形变调制的载波条纹。结合傅里叶变换方法，可解调出形变场的相位，进一步计算得到3个位移分量。利用该三维测量系统对三点弯曲梁进行了典型实验，实验结果表明，该系统可以有效的同时测量形变场的3个位移分量。具有光路简单，操作相对简单的优点，为电子散斑干涉三维测量提供了新的途径。

研制了一种传导冷却结构的激光二极管(LD)侧面抽运NdYAG调Q全固态脉冲激光器。将侧面抽运的NdYAG棒状激光晶体，与卡网冷却套圆滑配合，冷却套镶嵌在铜圆环热沉上，铜圆环热沉被一大的外表面加工成叠槽式的三角形铝热沉环套，3只长条形列阵半导体激光管根据其特定的设计结构固定在热沉上，实现无水冷保证激光器恒温工作。在-20 ℃~40 ℃范围内进行实验，获得了波长1.06 μm、脉冲宽度9 ns、最大能量98 mJ 的低阶膜激光输出，-20 ℃比40 ℃时能获得更高的输出能量和稳定度。该设计能缩小激光器体积，获得稳定的激光输出，代替水冷在低温下应用。

提出了一种以高斯涡旋光束作为光源，实现中继镜系统上行链路能量损耗有效降低的新方法。计算了以高斯光束为光源的30 km高度中继镜系统上行链路能量损耗情况，结果是，系统上行链路的能量耦合效率为76.48％，接收望远镜次镜阻挡作用造成了主要能量损耗，阻挡损耗的能量占总能量的22.85％。分析了涡旋光束中心暗核大小及形态与光束参数的关系，结果是，暗核的形状由光束相位涡旋量决定，仅当光束相位涡旋量为2π整数倍时，暗核为圆形；暗核的口径大小分别随着光束相位涡旋量的增加和光束传输距离的增加而增加。计算了以高斯涡旋光束作为光源的30 km高度中继镜系统上行链路能量损耗情况，结果是，以高斯涡旋光束作为光源时，系统的能量耦合效率可达到97.25％，有效地降低了系统上行链路的能量损耗。

基于非线性差频技术，利用AgGaS2晶体通过二类相位匹配条件（e+o→e）产生了5～12.5 μm宽调谐差频激光(DFG)输出。抽运光源是一个再生激光放大系统，它由连续的Littrow结构光栅外腔半导体激光器和锥形半导体放大器组成，调谐范围为760～790 nm，最大输出功率可达800 mW(780 nm)。信号光源是连续可调谐钛宝石激光器，调谐范围为790～910 nm, 最大输出功率可达760 mW(806 nm)。差频激光在7.0 μm附近获得的最大输出功率为1.076 μW。基于产生的差频激光，采用直接吸收光谱方法测量了实验室大气中的水汽在7.0 μm附近(000→010）吸收带的吸收光谱。在19.0 cm的吸收光程条件下,依据记录的大气中水汽的吸收光谱获得了实验室大气中水汽的浓度。

目前利用神经网络进行摄像机标定的研究，只能实现单个位置上或小范围空间的标定精度要求。当标定空间扩大到一定范围，标定精度和标定速度的冲突便不可调节。首先推导了摄像机的成像原理，证明沿世界坐标系3个坐标轴（XW轴，YW轴和ZW轴）方向存在截然不同的成像规律，提出沿上述3个方向分别进行标定的并行标定方法；进而提出一种新的归一化方法，较好的提高了XW轴和YW轴方向的标定精度。实验结果表明，ZW轴向标定是整个大范围标定的关键，其重构标准差远大于XW轴和YW轴的重构标准差。在保证精度与速度的前提下，新的归一化方法扩大了摄像机标定范围。

双摄像机视线追踪系统中摄像机不能直接测量视野范围以外物体的空间坐标，为解决这一问题提出了一种基于平面镜的系统标定方法。首先对双摄像机进行标定，确定两摄像机之间的关系，建立统一的世界坐标系。其次，根据平面镜成像原理确定显示器屏幕及光源镜像的空间坐标，进而确定光源及屏幕的空间位置。经实验证明该方法精度较高，在受试者距离屏幕500~600 mm时，视线落点平均精度可达到1°左右，满足大多数视线追踪应用场合的需要。

在准光学系统中，频率选择表面(FSS)主要作为高效分离准光学高斯波束的无源滤波器运用于多频率信道。利用分形结构局部与整体的自相似性将分形理论应用于FSS领域，将分形结构作为FSS的周期单元使单屏FSS具有多频谐振的特性，从而实现简易、多频无源带通滤波器件的设计。以常见的十字单元为例，经过递归产生二阶十字分形单元，结合Floquet周期理论和边界条件应用矩量法对分形FSS的传输特性进行理论分析与设计，获得在准光学波段58 GHz和145 GHz处谐振的单屏FSS，谐振频率的透射率均大于95%。通过分析改变分形FSS的结构参数对其传输特性的影响，得出二阶十字FSS的第一谐振频率f1主要由原始单元臂长L1决定而第二谐振频率f2对迭代单元臂长L2较敏感，f1的传输特性较稳定的设计规律。考察了电磁波入射角度与极化方式变化时十字分形FSS频率响应的稳定性。

采用提拉法生长出了尺寸为φ30 mm×35 mm的Nd3+Ca9Y(VO4)7晶体，测得晶体中Nd3+离子的有效分凝系数为0.75，其粉末二阶非线性光学系数约为KDP的1.5倍，晶体的维氏硬度为362。光谱分析表明其809 nm处的吸收半峰全宽（FWHM）为13nm，吸收跃迁截面为1.50×10-19 cm2，适合采用GaAlAs激光二极管抽运；晶体的最强发射峰位于1069 nm，其发射跃迁截面为1.35×10-20 cm2，荧光寿命为103 μs。研究结果表明该晶体有望成为一种新的自倍频激光晶体。

采用改进的Lee-Low-Pines变分方法研究纤锌矿GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱材料中磁极化子能级，给出纤锌矿GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱中磁极化子基态能量随阱宽L和外磁场强度B的变化关系以及跃迁能量和回旋频率随磁场强度变化的函数关系。计算中考虑了纤锌矿GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱中光学声子模的各向异性和电子与光学声子之间的相互作用。为了定量分析和对比,还给出了闪锌矿GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱中磁极化子能量和回旋频率的相应值。

针对p和s两种偏振状态，研究磁性可调左手材料(LHM)和常规介电材料界面的表面等离子体激元(SPP)。详细讨论在不同的外加磁场下，SPP的色散关系及波长、传播距离和在两种介质中的穿透深度等特征长度的变化规律。发现通过改变外加磁场的大小，可调节LHM的有效磁导率，从而改变SPP的特性。当增大外加磁场强度时，SPP的特征长度曲线都向短波方向移动。

采用含时密度泛函理论(TDDFT)B3LYP对6个长链β-二酮环金属铂配合物分子的紫外可见吸收光谱进行理论计算。结果表明，基态到第一激发态的跃迁来源于金属到配体和配体到配体的混合跃迁。该6个分子的最大吸收波长均在402~405 nm范围内，属于近紫外区。使用有限场(FF)方法对6个配合物分子的三阶非线性光学(NLO)系数的理论计算。结果显示，该类配合物分子具有较好的三阶非线性光学系数(为105数量级)。并在C1~C14范围内增加β二酮碳链的长度以及在配体苯环或吡啶环上分别引入甲基供电子基，均有利于增大配合物的三阶NLO性质。

扫描透射X射线显微术(STXM)是近年发展起来的基于第三代同步辐射光源的新型谱学显微技术。上海光源已在覆盖大多数重要元素吸收边的250~2000 eV光子能量段实现了STXM技术。基于上海光源STXM实验站装置模拟了一种新的成像方法：在充分利用原有装置基础上发展扫描相干衍射成像技术，不但可以有效提升实验站的空间分辨能力，而且实现起来也相对简单。针对上海光源软X射线实验站特点，讨论了实现扫描相干衍射成像的相干性条件，实验站各因素对成像分辨率的影响等，并针对具体的实验条件进行了模拟分析。模拟显示，通过发展该项技术可有效提高特定样品的空间分辨能力。

显微镜自动聚焦其核心问题在于聚焦函数的设计及选取，针对目前自动聚焦函数选取缺乏客观定量标准的问题，在分析聚焦函数曲线特征的基础上，设计了陡峭区宽度、清晰度比率、陡峭度、平缓区波动量、局部极值因子和灵敏度等6个定量评价指标，这些指标不仅能用于最优函数的选取，还可以为新的聚焦函数的设计提供理论依据。然后，以这些指标为依据，对目前已经提出的12种典型聚焦函数的性能进行了定量评估，评估过程考虑了图像内容多寡对聚焦函数性能的影响。最后以两阶段聚焦过程为例给出了最优函数：在粗聚焦阶段，方差函数为最优函数，在精细聚焦阶段，Brenner函数为最优函数。

对色散渐减光纤（DDF）构成的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）中的孤子效应脉冲压缩进行了数值研究，该方法同时利用了DDF中的高阶孤子压缩和MZI的非线性开关特性。计算结果表明，该方法不仅能获得比DDF绝热压缩大得多的压缩比，而且可以压缩DDF绝热压缩技术所不能压缩的宽脉冲。对于宽度为20 ps的输入脉冲，压缩比高达76.4。研究还表明，压缩结果对于MZI的设计误差或输入脉冲峰值功率的波动不敏感；而DDF中的高阶效应（如拉曼自频移和三阶色散）对压缩结果的影响也只有当压缩脉冲短于100 fs时才变得不可忽略。

基于朗奇（Ronchi）检验法和同步相位探测技术，在点光源离轴情况下提出一种检验非球面反射镜的方法。该方法利用透射液晶显示器(LCD)显示垂直和水平两个方向的正弦光栅，由摄像机记录经被测镜面反射产生的光栅变形条纹图，通过四步相移法获得条纹图的相位分布。由变形条纹和光栅的同名相位点确定被测镜面每一点的横向像差，对应理想镜面的横向像差由几何关系算出，通过两镜面对应点的横向像差之差获得待测点面形偏差的梯度信息，对其积分恢复面形偏差，最后重建被测面形。检测中光栅由计算机产生，可实现精确的相移，使垂直和水平光栅严格达到90°。采用预设标记点来引导相位展开，有效地解决了变形条纹和光栅的相位对应问题。模拟和实验初步验证了这一方法的可行性。

采用电子束刻蚀技术在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基底上制作高精度、大面积纳米量级的二维Thue-Morse型准周期光子晶体，并且对其远场衍射的光学特性进行了实验研究。同时，根据光的衍射和干涉理论，对二维Thue-Morse型准周期光子晶体的夫琅禾费衍射图像的空间强度分布进行了理论分析，理论模拟和实验结果一致。

作为量子理论的基础研究，在巨观系统中制备多粒子纠缠态一直是重要的课题，运用自旋－1/2近似的方法，研究束缚在双势阱中的两成份玻色爱因斯坦(Bose-Einstein)凝聚体系的纠缠态生成问题。这种近似在稳定隧穿条件和奇数粒子条件下可证明是合理的，分别分析了有效哈密顿量和整体哈密顿量作用下的系统状态演化过程，最终得到纠缠度较大、持续时间较久的纠缠态，给出了最大纠缠出现的具体时刻,并讨论了系统参量对于纠缠度的影响。把即便是对于单成份凝聚体都很难解决的多体问题转化成了二体二能级的问题，不但大大简化了问题处理的难度，而且同样给出方便有效的纠缠度量。

研究了受经典场驱动的两个二能级原子与单模腔场相互作用系统中两原子的纠缠动力学行为。该工作主要是对原子间的偶极子偶极子(偶偶)相互作用和经典场驱动同时存在的Tavis-Cummings模型进行了研究，采用数值计算的方法，详细分析了经典场的驱动强度、原子间的偶偶相互作用强度和原子与腔场之间的失谐量对原子纠缠特性的影响。同时讨论了原子与腔场共振和非共振两种情况下，原子间偶偶相互作用和经典场驱动强度的最优参数区域。结果表明，适当调节经典场的驱动强度，原子间的偶偶相互作用强度和原子与腔场之间的失谐量，可以使原子的纠缠突然死亡现象得到抑制。

通过电化学沉积法从N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中制备出铜掺杂氧化镍电致变色薄膜，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度仪(UV-vis)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、计时阶跃曲线(CA)和循环伏安曲线(CV)对所制备的薄膜进行了形貌、结构、光学以及电化学性能的观测和表征。通过对不同掺杂原子数分数、沉积电位以及沉积时间下所制备薄膜的光学性能的研究，得到了薄膜制备的优化工艺条件。结果表明，在室温下，当掺杂原子数分数比例为18、沉积电压为3.5 V和沉积时间为15 min时，薄膜具有最佳的电致变色性能，透射率差值最大可达到78.7%；Cu掺杂产生了具有纳米棒状结构的物质，经XRD证实为面心立方型NixCu1-xO；电化学测试结果显示薄膜的响应时间较短，且具有较好的循环寿命。

基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识，提出了一种基于灵敏度控制的主动膜系设计方法，深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律，建立了膜系灵敏度的定量计算模型，并在大角度高精度消偏振增透膜的设计实验中验证了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性和有效性。结果表明，这一设计方法不会显著增加程序时间消耗，能获得具有良好可镀制性能的薄膜，可以避免昂贵的失败试镀和采样，缩短新薄膜的生产周期，对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有显著意义。

由于液晶显示器不能完全满足通道独立性和色品恒定性而导致其色度特征化精度不高，故液晶显示器精确色度特征化模型的研究具有重要意义。将分空间处理的思想应用于对液晶显示器色度特征化精度较高的掩模（Masking）模型，提出了分空间补偿（SC）模型。该模型将RGB颜色空间分为8个子空间，基于不同子空间的相应训练样本，将掩模模型的预测三刺激值差值拟合成各通道驱动值的多项式函数，并对其三刺激值进行补偿。通过对四台液晶显示器色度特征化的实验测试表明，分空间补偿模型的最优平均预测色差分别为0.2783，0.3199，0.7090和1.2216 CIELAB单位，验证了其颜色预测精度优于现有的相关色度特征化模型，且可以适用于各类液晶显示器。

提出了利用毛细管X光会聚透镜(CFXRL)提取潜指纹的方法特征X射线成像法。为了利用该法提取潜指纹，设计了基于CFXRL和实验室普通X射线光源的微束X射线荧光谱仪，CFXRL的焦斑直径和放大倍数分别为32.2 μm和2940。这便于在高空间分辨下测量潜指纹中化学元素对应的特征X射线，从而实现快速获取潜指纹的目的。另外，特征X射线成像法还可以判断指纹所有者在留下指纹前接触过的物质种类，这对刑侦鉴别也具有重要的应用价值。实验证明，CFXRL在潜指纹提取中存在着潜在的应用价值。