高分辨透射率谱线(HITRAN)数据库是构建各种大气辐射传输模式的基本参数，其分子谱线参数的改进，有助于提高大气辐射传输的计算精度。简述了最近几个版本的HITRAN数据库，比较7种大气分子（H2O、CO2、O3、CO、CH4、NO和OH）在不同版本HITRAN数据库中的红外波段谱线参数差异，计算了其在局域热平衡和非局域热平衡条件下的总内配分函数；利用高层大气辐射传输软件(SHARC)，分析了不同HITRAN数据库对以上7种大气分子在2~40 μm波段的光谱透射率和热辐射的影响特性。结果表明：在切线高度为30 km处，0.5 cm-1光谱分辨率条件下，不同HITRAN数据库在600~750 cm-1，950~1150 cm-1，3600~3800 cm-1波段的平均透射率的相对偏差分别为0.23%，0.39%，0.34%，在单个波数上的最大相对偏差达16%；不同HITRAN数据库在550~750 cm-1，1490~1690 cm-1，3600~3800 cm-1波段的积分辐射相对偏差分别为1.95%，1.65%，15.94%。HITRAN08数据库中的谱线参数最为准确，包含了许多分子弱谱线，对窄波带内高层大气的分子吸收和热辐射有一定影响。

针对纳米光栅的加工需求，提出一种以柱形光栅耦合结构为基础的单模共振干涉光刻方法。该方法以柱形光栅耦合结构为掩模，结合光刻胶和基底层形成介质波导，入射光经过光栅衍射后以特定衍射级次(±1级)进入光刻胶形成干涉条纹，光刻胶作为波导层，可将入射光光强增强25～50倍，从而大大提高了光能利用率。采用441 nm的入射光，通过模拟计算，可以得到周期小于λ/3、凹槽宽度为42～88 nm（λ/10～λ/5）的纳米结构。

偏振控制器（PC）是实现偏振控制算法的重要器件，也是量子密钥分发系统中的重要组成部分。提出了一种利用挤压器的相位与偏振态轨迹的旋转轴之间的关系来分析挤压型偏振控制器“极地盲区”问题的新方法。从理论上分析了此类偏振控制器的控制原理，推导出挤压器上相位变化与它的偏振态轨迹旋转轴之间相互影响的规律。基于以上特性，进一步分析了两个光纤挤压器级联的偏振控制器的“极地盲区”现象，即只有在极个别的输入偏振态才能实现任意偏振态输出，绝大多数的输入偏振态都有不能到达的区域。通过仿真和实验结果对比验证了理论分析的正确性，提出的一种规避盲区的偏振控制算法设计思路，可减少偏振控制的可变自由度。

为解决无线分集相干光接收机的电域自适应盲均衡的特定问题，根据动力学驱动反馈神经网络(DDRNN)的特点，提出一种基于同相部分与正交部分振幅激励的DDRNN盲均衡方法。设计了一种结构简单、灵活性强的连续多阈值的正弦函数型激励函数形式，详细分析了该激励函数的参数选择方法并提出了该问题接近点和远离点的新概念；进而从激励函数角度分析了DDRNN电域自适应盲均衡问题的放大因子取值。论述了高阶正交振幅调制(QAM)的激励函数用于低阶QAM系统盲均衡时的适用性。设计了多阈值激励函数和DDRNN新的能量函数并给出相关证明，该激励函数和能量函数的设计和分析不仅可适用于无线相干光接收机的自适应盲均衡，也可推广至其他相关领域。

针对光放大器中高增益和低噪声系数之间存在矛盾的问题，利用掺铒光纤作为放大介质，采用两级掺铒光纤放大结构，并在两级之间加入前后向放大自发辐射（ASE）噪声抑制单元的实验方案，搭建了高增益、低噪声系数的掺铒光纤放大器。利用插值法，更加准确测量ASE噪声功率，分析了掺铒光纤放大器(EDFA)的增益和噪声系数等性能参数，并与商用的低噪声光放大器进行对比测试。实验结果表明，搭建的掺铒光纤放大器峰值增益为40.1 dB，噪声系数最低为3.8 dB，比量子极限高出0.8 dB，而且在相同输入功率和相同增益条件下，自行搭建的低噪声光放大器的噪声系数比商用低噪声光放大器低0.3 dB。

分析了相干探测型布里渊光时域反射计（BOTDR）的信号特征及信号包络对其空间分辨率和布里渊频移测量精度等参数的影响，总结了幅度调制信号的数字包络解调算法模型和理想的数字包络解调算法的特性。根据广义谐波小波(GHW)的零相移理想带通滤波特性及通带参数可灵活设计的特点，提出了一种基于广义谐波小波变换（GHWT）的BOTDR的数字包络解调技术，设计了解调方案并进行了参数优化和实验研究。结果表明，与现有BOTDR数字包络解调技术相比，所提出的新技术能够无失真地提取BOTDR的信号包络并具有较强的噪声抑制能力，从而在不影响BOTDR的空间分辨率的情况下提高布里渊频移测量精度。最后，还根据解调算法的频域特性对实验结果进行了分析。

提出并理论证明了一个基于自差60 GHz接收机的光载无线通信(RoF)系统，克服了非相干光源的相位噪声问题，避免使用高速电光调制器件和锁相环。此RoF系统既支持高速数据传输，又简化了中心站(CS)和远端天线单元(RAU)。上下行链路采用光载基带和光载中频(IF)信号，提高了光链路的频谱利用率。下行链路用高速光电探测器(PD)光生60 GHz毫米波，终端用自差接收机消除相位噪声的影响，并直接得到接收基带信号。上行链路采用低速光电探测器探测直接得到基带信号，降低了中心站的造价，同时减少了光源数量。OptiSystem和Matlab模拟实验证明了下行和上行链路误码率(BER)为10-9时，光灵敏度性能分别提高7.1 dB和1.5 dB，实现了2.5 Gb/s信号在32.4 km的单模光纤(SMF)光链路上的无差错传输。

由于现有的基于非线性器件的混沌系统（Ikeda系统）容易受到重构攻击，影响通信的安全。在此基础上提出了一种基于非线性器件参数动态变化的光电延迟反馈混沌系统和基于该系统的安全通信方案。通过第一级混沌系统的输出改变注入激光的光强，使得第二级系统的增益系数产生动态变化，增加了系统可控参数的数目，进而对第二级系统的混沌动力学特性进行数值分析。分析了该系统在混沌调制下的同步通信情况，并且分析了增益系数不匹配和延迟时间不匹配等参数不匹配情况对系统同步的影响。实验结果表明本方法能提高混沌系统的复杂性，实现混沌保密通信。

主要研究了聚光能流特性对槽式聚光热电联供系统电输出性能的影响。通过CCD相机测量不同距离和不同镜面开口宽度焦平面上的能流分布图获取能流值分布矩阵，提取能流参数，包括相对平均能流值、不均匀度、峰值偏离度和能流利用率。通过引入聚光条件下电池内部复合机制和寄生电阻，建立了聚光电池阵列的双指数等效电路模型，模拟结果与实验结果吻合得较好。结果表明，短路电流和相对最大功率随相对平均能流值的增加而增加，两者的增大率分别因复合机制的增强和寄生电阻欧姆损失的增大而减小；开路电压随不均匀度和峰值偏离度的增大而减小；相对平均能流值因寄生电阻欧姆损失对填充因子影响最大；电池的效率由能流利用率和相对平均能流值决定。以6片串联2 cm×2 cm的背接触电池阵列为例，当镜面开口宽度为157 cm、距焦平面2 cm时，平面上的能流分布最适合电池阵列的性能输出。

设计了一种可产生长距离近似无衍射光束的新型光学元件凹锥透镜，该透镜是以轴线为中心将传统轴棱锥的底面磨削成凹球面。采用几何光学理论分析了其产生长距离近似无衍射光束的原理。推导了凹锥透镜的振幅透射率函数，并由衍射理论分析和模拟了平面波通过其后的光强分布特性。结果表明，相对于传统轴棱锥，选择合适曲率半径的凹锥透镜能够产生光束发散小、轴向光强分布均匀的长距离近似无衍射光束。以折射率n=1.51509，底角γ=10°，曲率半径R=75 mm的凹锥透镜为例，入射光束半径a=10 mm时可产生最大无衍射距离为Zmax=471.220 mm的近似无衍射光束，相同参数条件下的传统轴棱锥只能产生最大无衍射距离为Zmax=111.235 mm的近似无衍射光束，比较可知无衍射距离增大了359.985 mm。

在采用超短脉冲光源或低相干连续光源的离轴数字全息术记录超快过程或获取光学断层信息的过程中，由于受光源相干长度限制，仅能在一个有限的区域内形成干涉条纹，则可探测到的物波面积会大大降低。提出了一种基于立体角分复用技术的低相干光源离轴数字全息系统的记录方法，利用不同立体角度的多个参考光与物光同时干涉，来克服在像面数字全息记录中由于光源的相干长度过短造成的对物波探测面积的限制。搭建了采用立体角分复用技术的脉冲数字像面全息实验系统，并获取了多个参考光与物光同时干涉形成的复合全息图。通过频谱变换和数字滤波，分别重构出由每路参考光与物光干涉所记录下的不同区域的物波波面，运用数字图像融合技术，获得了在整个探测面上所记录的物波波面。实验结果验证了该方法的有效性。

对口径620 mm、厚18 mm的弯月形薄反射镜进行了面形误差的主动校正实验，通过浮动支撑方式保证了在校正过程中镜面空间位置不变。实验主镜的支撑结构由轴向36个主动支撑点和侧向6个被动支撑点组成，在轴向支撑点中对称选择中圈3个点作为虚拟硬点，通过调整其他促动器的支撑力保证虚拟硬点受力始终为零来实现浮动支撑。系统采用哈特曼波前传感器作为面形检测设备，采用最小二乘法计算校正力。实验中测出系统的像差校正能力，选择中低频的Zernike像差参与校正，并进行了不同俯仰角下面形的闭环与开环校正，实验结果表明通过浮动支撑方式有效地控制了校正过程中镜面的平移和倾斜。在不同俯仰角下通过闭环校正，均可将镜面面形误差均方根(RMS)的初始值(约0.6λ，λ=632.8 nm)校正到约λ/15，开环面形校正精度的RMS达到λ/10～λ/14。通过实验研究了俯仰角变化时的面形校正过程和校正力计算方法，并验证了采用浮动支撑方式控制镜面空间位置的可行性。

大视场空间遥感器由于卫星轨道、姿态机动、颤振、地球星历、几何特性和载荷相机光学设计等因素耦合影响，成像过程中焦面像场的运动和图像形变表现出非线性时变规律。像速场的分布和变化会影响动态推扫的成像控制精度和成像质量。提出了一种新的遥感器像移速度场数学建模方法，通过分析具有空间光滑曲面的体目标视运动及其动态成像问题，推导了对地观测大视场相机像速解析式。算法具准确性好和效率高的优点，适用于大视场空间遥感器在轨像速匹配的嵌入式计算机处理和仪器设计。同时研究了强非线性像速场的像速匹配和偏流角跟踪的电荷耦合器件（CCD）曝光积分控制及优化问题。

全景环带透镜（PAL）在有强光的实际运用中经常会出现像杂散光较强和信噪比降低的情况，对产生的杂散光的分析及抑制非常重要。分析了PAL光学系统中杂散光的主要来源，并提出了一种针对透射面反射产生的杂散光的抑制方法。利用ASAP软件进行仿真，分析了基于该方法设计的PAL光学系统的杂散光情况，结果表明，对比普通的同光学参数的PAL系统，在50°~85°半视场时由透射面反射引起的杂散光减少了约85%，其他视场时杂散光未增多。设计了杂散光对比实验，实验结果验证了仿真结果，表明提出的杂散光抑制方法可以有效抑制PAL光学系统中的杂散光。

折反射全向成像系统中，反射镜曲率和镜头光圈是导致散焦模糊的主要因素，随着高分辨率图像传感器器件和大光圈镜头的采用，散焦模糊造成的图像清晰度问题显得越发突出。提出了一种基于编码孔径的折反射全向成像去散焦模糊技术。理论分析折反射全向成像散焦模糊原因，提出了一种确定最佳聚焦平面的方法，通过采取有效的全向图像环带分割和拼接策略，利用基于图像稀疏先验的反卷积算法对散焦模糊全向图进行复原，得到全局清晰的全向图像。该方法较好地解决了折反射全向成像散焦模糊问题，对提高折反射全向成像质量，促进其在相关领域的广泛应用具有重要意义。

为解决巡天相机稳像控制精跟踪级系统高精度的光闭环问题，提出一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT)去噪预处理和映射最小二乘支持向量机(MLSSVM)回归校正的星点定位方法。针对星图特点，采用自适应的基于NSCT的去噪方法来减小随机误差。从频域角度分析平方质心法系统误差产生的机理，得到其近似解析表达式；利用蒙特卡罗数值仿真的方法，用带有高斯径向基函数(RBF)核的映射MISSVM进行回归分析，得到星点质心的理想位置和系统误差的非线性函数关系，并用它进行系统误差的校正。仿真实验结果表明，提出的方法抗噪能力更强，星点定位精度提高1~2个数量级，具有更为优越的星点定位性能。

提出一种基于空间像峰值光强差的光刻投影物镜奇像差测量技术。根据Hopkins部分相干成像理论，推导双缝图形空间像光强分布以及峰值光强差的解析表达式。该测量技术以双缝图形为测量标记，以空间像峰值光强差为测量对象。与基于成像位置偏移量的奇像差测量技术相比，基于峰值光强差的奇像差测量技术降低了对空间像定位精度的要求，并且高精度的光强度测量有效地提高了该技术的奇像差测量精度。利用光刻仿真软件PROLITH分析了传统照明与二极照明方式下该技术的奇像差测量精度，仿真结果表明采用二极照明具有更高的测量精度。以彗差Z7为例，在传统照明和二极照明方式下，Z7的测量精度分别达到了0.29 nm与0.19 nm。

阐述了双向反射分布函数(BRDF)的定义及其测量装置的工作原理，使用紧凑型BRDF测量装置分别对空间相机常用结构材料铝合金在不同加工和表面处理工艺下的表面散射特性进行了测量和对比分析。分析了测量装置可能存在的各种误差源并采取了相应的控制措施。通过对不同加工工艺和表面处理工艺下铝合金样块BRDF测量数据的对比，为后期空间相机方案设计时加工工艺的选取提供了参考。

低对比度动态目标捕获能力是衡量光电跟踪设备总体性能的重要内容之一。针对光电跟踪设备低对比度动态目标捕获能力室内检验方法欠缺、低对比度动态目标捕获原理尚不完善等问题，提出了实验室内光电跟踪设备对低对比度动态目标捕获能力的检验。检验采用可调对比度无穷远目标源装置和可调速转台，为被检仪器提供可准确度量对比度的光学基准目标和可准确测量速度的动态环境，根据被检设备对该动态目标的提取情况，验证光电跟踪设备的捕获能力。通过分析目标移动速度、目标大小对目标对比度的影响，评价光电跟踪设备在不同目标对比度和不同速度下的捕获性能。检验结果表明，在背景辐亮度为38 W/(sr·m2)的情况下，当直径为4 mm目标以7.45°/s以上速度从无穷远处进入某光电跟踪设备的视场时，该光电跟踪设备不能进行有效地捕获。检验结果通过光电跟踪设备对给定对比度动态目标的捕获情况来评价其整机捕获能力。

采用有限差分方法计算出Ge20Sb15Se65脊形波导的有效模式折射率,系统地分析了1550 nm光通信波长上的波导准TM基模的群速度色散特性与波导关键结构参数之间的关系。大量模拟结果表明：较大的材料色散可以通过设计亚微米波导结构得到降低。在脊宽和脊高分别控制在500～900 nm和400～1000 nm范围内的情况下，通过增大波导的刻蚀深度能获得零色散甚至反常色散。另外，波导脊高变化比脊宽变化对色散的影响更大。研究结果为应用于非线性全光器件的硫系光波导提供了尺寸设计和色散管理的依据，对用于全光信号处理的硫系玻璃光波导器件的设计具有一定的参考价值。

利用传统的脉冲堆积方法进行脉冲整形时，由于拍频效应会使得堆积出来的整形脉冲出现强度起伏，由于光谱干涉效应会使得堆积出来的脉冲光谱出现强度起伏。针对上述问题，提出了一种基于波分复用思想的啁啾脉冲堆积脉冲整形方法。利用该方法对啁啾脉冲堆积脉冲整形问题展开了理论分析与数值模拟，并将结果与传统的啁啾脉冲堆积脉冲整形技术进行了对比。结果表明，基于波分复用思想的啁啾脉冲堆积脉冲整形方法可以有效地降低拍频效应，得到更为平滑的整形脉冲；且波长间隔越大，脉冲平滑效果就越好。另外，基于波分复用思想的啁啾脉冲堆积脉冲整形方法还可以有效地降低或消除频谱干涉效应。

报道了一种可用于产生窄带太赫兹(THz)波的超大频差双纵模NdYVO4激光器。该激光器基于薄片激光介质和微型腔来实现连续双纵模运转，两个纵模间的频差处于THz波段，通过调节激光器的腔长可实现频差在0.1~0.2 THz范围内的调谐；单个纵模的谱线宽度仅为20 MHz；激光束空间分布为单横模，光束质量M2因子为1.292；在630 mW抽运光下，输出连续激光功率为116 mW，斜率效率为18.53%，线偏振度为0.993。该激光器输出的双频光可被用作种子光经放大后来获得高功率THz差频抽运光，再在非线性晶体中通过共线差频就能实现窄带THz波辐射，理论分析表明THz波辐射谱线宽度约为THz差频抽运光的2倍，另外采用光斑半径为50 μm和峰值功率在千瓦量级的THz差频抽运光，在0.8 mm厚DAST晶体中可得到毫瓦量级的THz波输出。

激光陀螺应用过程中磁效应引起零偏的变化对陀螺精度会产生重要影响。对于激光陀螺的磁效应，建立了理论模型，分析了产生磁效应的诸多因素。分析结果表明，谐振腔光路的轻微非共面是激光陀螺磁敏感产生的主要原因，可以通过调整一个腔平移镜的轴线方向来减小光路的非共面角，进而达到减小激光陀螺磁灵敏度的目的，并通过实验验证了上述结论。

开展了激光二极管阵列(LDA)端面抽运高功率板条激光器的实验研究和理论分析，通过在谐振腔内引入4f成像系统实现了薄板条激光器的稳定输出。在LDA注入功率接近10 kW时，通过平凹腔输出获得了平均功率为3.24 kW的连续激光输出。同时，通过测量激光器稳定输出时激光晶体的饱和增益系数，间接得到了激光谐振腔的等效损耗系数和板条端面衍射损耗等参数，并分析了填充因子对激光器输出功率的影响，实验结果为开展高功率板条激光器的优化设计提供了基础。

针对多介质拍摄时高阶畸变折射补偿法存在的误差大、局限性强等问题，提出一种基于粒子群标定的多介质定位算法。应用Matlab软件标定工具箱得到摄像机内、外参数，在此基础上，采用粒子群优化算法标定折射平面法向量和光心到折射平面的距离，然后应用光线追踪方法，给出了一种多介质条件下的目标精确定位算法。实验结果表明，当被测物处于直立与倾斜两种位置时，应用该算法得到的相对定位误差分别为0.70%和0.45%，而应用高阶畸变折射补偿法得到的相对定位误差分别为1.71%和8.96%。该算法的相对定位误差远远低于高阶畸变折射补偿法，具有更高的定位精度，并且有效地减小了景深变化对测量精度的影响，解决了高阶畸变折射补偿法局限性强的问题。

针对表观检测系统中照明效果评价和优化较困难的问题，分析了印刷电路板表观图像及其在三维色彩空间中的像素值分布，提出基于三维色彩空间的照明效果评价方法，以量化的色彩分离程度、像素值波动程度和缺陷色彩偏离程度来建立评价函数。实验结果表明，此方法可有效地量化照明效果并符合人眼视觉感受，量化的精度优于1%，根据评价函数进行照明优化可达到对于该电路板的适配照明效果。本方法也可用于类似的表观缺陷检测，如印刷质量检测和塑料产品缺陷检测。

为满足空间大气遥感的迫切需求，设计并研制了用于大气痕量气体探测的紫外/可见临边成像光谱仪原型样机，对应工作波段为560～780 nm和280～390 nm，分别利用光栅的一级和二级衍射。样机由单块离轴抛物面望远镜和改进型Czerny-Turner光谱仪组成，在整个工作波段内，弥散斑半径的均方根(RMS)值均小于10 μm，同时获得了良好的成像质量。原型样机质量为15 kg，体积为500 mm×350 mm×200 mm，空间分辨力为0.44 mrad，光谱分辨力为1.52 nm。利用原型样机进行了外场观测试验，并对外场观测光谱数据与模拟光谱数据进行了对比，发现二者具有很好的一致性，表明了临边成像光谱仪的功能和性能均良好，可以满足大气痕量气体探测的应用要求。

为了满足在某些照明场合下随时改变光束视场角以及能量密度分布的实际需要，提出一种可变视场角LED照明光学系统的设计方法。针对传统可变视角照明光学系统的不足，在全反射式透镜结构的基础上，依据出射光束准直设计透射面，依据远场目标面照度均匀的特定光强分布形式设计全反射面。当LED的位置在规定范围内连续变化时，出射光束的视场角以及能量密度分布亦随之变化。设计了一种视场角变化范围为8°~20°的新型全反射式透镜，模拟结果表明，相比于传统结构，系统的平均光能利用率提高约13%，目标面辐照度平均均匀度提高约17%，体积约减小为传统结构的1/5。

相比传统角膜曲率仪引入双像棱镜进行角膜屈光度的测量，提出一种新型的基于光标成像原理的角膜曲率仪光学系统，其结构紧凑，操作简单，具有满足要求的屈光度测量精度和测量范围。光学系统包括成像系统和照明系统两部分，成像系统由投影物镜、角膜、摄影物镜三部分构成，采用了外调焦方式；照明系统采用了柯勒照明方式，可以实现环形光标、角膜前表面和CCD接收器像面的均匀照明。成像系统的像面分辨率达到133 lp/mm，畸变小于1%，角膜屈光度测量精度为0.25 D（曲率半径测量精度0.02 mm），测量范围为30~60 D（曲率半径测量范围5.5~11 mm）。设计结果表明，该系统在满足角膜屈光度测量精度高和测量范围广的前提下，有效地实现了结构紧凑，操作简单的目的。

针对星敏感器系统探测要求，设计了像方远心光路的双高斯光学系统。该系统在满足弥散斑和能量集中度等要求的情况下，具有相对孔径大、畸变小、色差小以及星点位置对离焦不敏感等特点。利用调制传递函数仪测量了星敏感器光学系统的光学性能，测量结果表明各视场处的弥散斑80%的能量均集中在直径为20 μm的圆内。提出了采用一维精密气浮转台和单星模拟器对光学系统进行质心畸变测量的方法，测试结果显示星点光斑的质心畸变小于9″。

针对远程红外目标探测的需求，为提高光学系统在复杂环境下的探测能力，设计了制冷式红外双波段共光路折衍混合摄远物镜。摄远物镜的工作波段为红外中波（3~5 μm）及红外长波（8~12 μm），采用透射式共光路结构，由物镜和中继镜组成。摄远物镜焦距为-200 mm，F数为2.8，全视场角为3.2°。探测器选用2/3 inch(1 inch=25.4 mm)的HgCdTe红外中波焦平面阵列，分辨率为320 pixel×256 pixel，像元尺寸为30 μm。该摄远物镜像质优良，在截止频率为17 lp/mm时，红外中波各视场的调制传递函数(MTF)值超过0.5，红外长波的MTF值超过0.3；各视场点列图均方根半径均远小于艾里斑半径；实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜可用于坦克红外观瞄等系统。

综合分析了新一代电光源LED的光电热理论和现有的相关模型，针对Hui等提出的模型，采用数学推导、仿真和实验相结合的方法，分析了LED封装模组在散热片温度恒定时，其正向电流和输入功率之间存在的一定线性关系。从电路驱动控制角度，进一步推导出一种简化变量的新型LED光电热模型。该模型的变量采用易于检测的LED散热片温度和易于控制的LED正向电流。通过两种典型LED封装模组的光学实验验证了所提模型的可行性。与Hui等的LED光电热模型相比，该模型具有简单、方便电路驱动控制的特点，可为LED照明系统的设计,建立优良光学特性的LED驱动电源控制策略和驱动电路调光控制技术提供理论依据。

表面等离子体共振(SPR)生物传感器应用于生物大分子结合反应的实时测量时，为满足高通量检测的要求，SPR 传感器应具有宽场成像检测的能力。建立了适用于以马赫曾德尔结构为基础的差分干涉SPR成像系统，该结构能够有效降低环境噪声，并对其提取相差的算法进行研究。在信号光与参考光合束之后，通过沃拉斯顿棱镜将p光与s光分开，经透镜聚焦后进入CCD，通过互相关运算使两光斑对准，相位从p光与s光干涉光强的若干变化周期中提取，同时通过取平均减小噪声影响，进行点对点相减得到相变值，并以此方法进行扫描得到相变图。系统通过时间轴提取相位信息，不损失空间分辨率，每10秒探测1次数据，空间分辨率为31.25 μm×20.83 μm，折射率分辨率为10-5RIU。

采用三维时域有限差分法，数值研究了不同几何参数下，三角形金属纳米颗粒的局域表面等离共振特性和传感特性。给出了三角形的高、顶角、顶角曲率半径和间距4个参数对单三角形和双三角形金纳米结构的消光谱、体折射率灵敏度和品质因子等的影响，并提出了优化三角形金属纳米结构传感性能的方法。经优化的双三角金属纳米结构的体折射率灵敏度达941 nm/RIU，品质因子达6.8。

完全偏振光的圆基矢与椭圆基矢表述是表征光学偏振态的两种重要手段。基于偏振光学理论与琼斯矩阵算法，导出了两套采用圆基矢与椭圆基矢表述光的偏振态的基本公式;提出用光矢的两个元素同时表示四个物理参量的方法与先将复的光矢分解成两个列矢之和，再用这两个列矢形成的椭圆叠加形成最终椭圆的处理复光矢做图问题的方法;利用一些典型偏振态的例子评估了方法的可行性。结果表明导出的理论结果正确，提出的方法可行。

单层石墨烯是在室温下能存在的二维电子气，由于其线性色散关系与传统二维电子气相区别，在光、电、磁等多方面(如室温量子霍尔效应、高迁移率、高热导率和最小电导率等)表现出不同的输运行为，使其在微电子和透明导电膜方面有巨大的应用前景。采用在无规相近似下的介电函数来分析两类二维电子气系统中的光电导谱的异同。结果表明，包含两支能谱的体系中带间的跃迁对光电导起主要贡献，而两体系中带内的跃迁对光导的贡献很小。光谱的形状依赖于费米能级和由散射引起的能级展宽。当入射光的能量远高于2EF时，光电导趋于一常数，与实验结果一致。

理论研究了光自旋霍尔效应(SHEL)中的自旋角分裂现象。通过建立平行和垂直偏振两种情况下光束由玻璃到空气界面的全内反射传输模型，揭示了光自旋霍尔效应中的自旋角分裂与入射角、偏振态以及光束传播距离等因素的定量关系。研究发现只有当入射角大于全内反射角时，角移才会出现，且角移会随着入射角的增大而减小，同时随着光束传播距离的变化而变化。在垂直偏振光入射情况下，由于自旋角分裂的影响，横移会发生反转。光自旋霍尔效应中的自旋角分裂现象可以用菲涅耳反射系数平行与垂直分量相位差的变化来解释。预测光束在损耗介质和多层纳米结构中传输时也存在类似的自旋角分裂现象。

利用全量子理论，研究了多光子Jaynes-Cummings模型中混合态原子与Glauber-Lachs态相互作用系统的量子纠缠特性，讨论了相干平均光子数、热平均光子数、原子初态和跃迁光子数对系统纠缠特性的影响。结果表明，系统的纠缠度是相干平均光子数、热平均光子数的非单调函数；随着跃迁光子数的增加，系统的纠缠度的振荡频率明显增加，系统的平均纠缠度有减小趋势；原子初态对系统的纠缠度有明显影响，原子初态虽然趋于基态和趋于激发态的程度相同，但对系统的平均纠缠度的影响是不同的；原子初态的混合程度越大，跃迁光子数对系统的平均纠缠度的破坏作用越明显。

在大视场空间相机摄影过程中，不同视场位置对应的地物点存在较大的经度差和纬度差，导致地球自转引起的像移速度的大小和方向不同。而地球实际为椭球体，地物和投影中心的距离随视场位置、星下点与升交点夹角的变化而变化，使卫星轨道运动产生的像移速度随之变化。在分析大视场空间相机成像原理的基础上，推导了基于地球椭球的大视场空间相机在不同视场位置的像移速度和偏流角计算公式，并以某大视场空间相机为例，分析了各片电荷耦合器件(CCD)统一和分片调整行转移周期及偏流角对成像质量的影响。实验结果及分析表明，以调制传递函数(MTF)的下降不超过5%为约束条件，当时间延迟积分(TDI)级数大于8级时，应分片调整该相机各CCD的行转移周期，当TDI级数不超过8级时，可以统一调整行周期。当TDI级数为16级，分片调整行周期时沿轨方向MTF的下降率从17.33%减小到0.53%。

介绍了一种新的交叉定标方法。利用超光谱成像仪Hyperion为参考传感器，以Terra/MODIS为待定标传感器，选择敦煌场为目标，考虑了交叉定标过程中视场、时相、几何和光谱等要素的匹配，并预测了MODIS 14个通道的入瞳辐亮度。将预测值与对应通道的实测值进行了比较。结果表明, 13个通道的差异不超过7.7%，第9通道的差异为11.9%。交叉定标合成不确定度优于7.7%。初步验证了这一新方法的原理可行性。

高光谱遥感器光谱定标是其遥感信息定量化应用的基础。报道了一种基于大气特征谱线的光谱定标技术，该定标技术通过分离与遥感器特性无关的大气和周围环境等引入的反射率，使分离后的等效反射率与经过低通滤波的等效反射率匹配，确定了中心波长偏移量和光谱带宽。针对某国产机载高光谱遥感器进行了飞行中光谱定标实验，结果表明遥感器的中心波长和带宽都发生了变化。光谱定标的准确性通过两种方法验证：一种是观察反演得到的地面典型目标光谱反射率是否存在锐利的凸起和凹陷，另一种是观察在氧气760 nm吸收峰廓线测量的光谱辐亮度与辐射传输计算得到的结果是否一致。分析表明，影响该光谱定标方法不确定度的主要因素是数据的信噪比和地面的辐射定标。

基于分离变量法研究了双层同心和偏心介质球微腔的光学特性，通过计算其散射效率和不对称因子分析了内核的位置、尺寸以及入射角度等因素对谐振廓线的影响。研究结果表明，当内外两层颗粒的折射率不同时，内核粒子的位置以及尺寸将对偏心球的形貌共振（MDR）产生影响。通过计算球形粒子的内场角度平均强度发现，当内核粒子的位置位于能量集中区域时，MDR的位置和廓线受入射角度影响较大。

空间外差光谱技术是一种新型的超分辨光谱技术，介绍了空间外差光谱仪的基本原理，由于光学系统的加工误差造成双光路的非对称性致使二维干涉条纹的倾斜及扭曲失真。针对二维干涉图的误差特点提出了基于频域分析的干涉图校正方法，通过多单色光光源定标获取二维干涉图快速傅里叶变换(FFT)频域的信号校正坐标并拟合校正曲线，校正曲线最终可用于该空间外差光谱仪干涉图的校正。以单色光光源、高斯型连续光谱光源的实验数据对校正方法进行验证。结果证明，采用该方法对空间外差光谱仪干涉图进行处理，能有效地去除系统非对称性影响，校正二维干涉图信号，提高干涉图反演光谱的精度。

提出了一种基于残余幅度调制确定频率调制光谱探测相位的方法。基于理论分析得出当频率调制光谱系统存在残余幅度调制且无样品气吸收时，光谱信号与探测相位的余弦成正比，可直接确定探测相位。通过采用低频电压控制电光调制器提高了探测相位的测量精度，通过与有吸收时频率调制光谱线型拟合获得的相位进行对比，偏差控制在0.04 rad（2°）以内，证实了该方案的可行性，提高了探测相位的测量速度。

受到复杂环境中多种背景噪声的干扰，拉曼信号的有效信息易被噪声削弱甚至淹没。利用拉曼信息光谱与背景光谱的形状相似性，通过形状相似性比较法去除背景噪声，结合实验数据介绍该方法的去噪原理与具体步骤。对比发现，该方法所恢复的拉曼信息量大，基线平整，便于后续数据处理。

以甲醇镁与氢氟酸为原料，用溶胶凝胶法，在惰性气氛和常温常压条件下制备了稳定的MgF2溶胶。利用透射电子显微镜观察溶胶颗粒的形貌与尺寸，结果显示溶胶颗粒是由10 nm左右的晶粒聚集而成。X射线衍射分析表明，凝胶粉末和薄膜为典型四方晶相结构的MgF2，晶粒尺寸为8.9 nm。通过提拉法在精密加工的氟磷酸盐玻璃基底上制备MgF2减反射薄膜。采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌，膜层表面较平整，其均方根粗糙度最低为1.6 nm。薄膜的紫外可见光谱测试表明膜层对氟磷酸盐玻璃基底具有较好光学减反效果，在351 nm波长处透射率最高可增加6.49%，大大提高了氟磷酸盐玻璃的透射率。使用351 nm脉冲（脉宽8 ns）激光测试薄膜的激光损伤阈值，薄膜和基底的损伤阈值都高于35 J·cm-2。

研究了低重复频率飞秒激光在石英玻璃内部诱导的自组织纳米条纹与激光参数和扫描参数的关系，发现激光扫描轨迹横截面纳米光栅的填充因子随扫描参数而变化。在一定的写入窗口，纳米光栅具有偏振依赖导光特性，属于II类波导；实验研究了六边形结构II类波导的导光特性，与重复频率为100 kHz的飞秒激光光刻波导规律具有相似性；理论上构建了II类波导和六边形结构横截面折射率轮廓的理想模型，利用有限元方法分析了II类波导及六边形结构的模式，并从实验上和理论上说明了II类波导的偏振依赖导光性不是由于纳米光栅的形序双折射，而是由于纳米光栅的偏振依赖散射。

针对光参量啁啾脉冲放大系统中的色散特性，提出了一种基于双密度棱栅的新型超短脉冲色散补偿装置。该色散补偿装置包括一对互相平行的光栅和一对斜边平行放置的同等大小的等腰直角棱镜，第二个光栅的线密度是第一个的两倍。建立光线追迹模型，通过数值计算，讨论了装置各结构参数对装置色散补偿量的影响。结果表明，该装置可以在补偿系统剩余线性啁啾（二阶色散）量的基础上，独立补偿三阶色散，且补偿量可在较大正负范围内变化，适用于飞秒量级超短啁啾脉冲系统的色散控制。