为快速获取天空背景辐亮度，提出了一种基于DTL-1型天空辐亮度仪的宽谱段测量方案。分析了天空可见到近红外波段（400~1000 nm）积分辐亮度的测量原理，确定了宽光谱测量的响应系数和光视效率，并对测量结果进行了误差分析。利用光谱仪对仪器进行了线性度检验与测量数据对比，结果表明两者相对误差在10%之内，验证了仪器测量的可靠性，数据精度可以满足工程应用的要求。利用DTL-1型天空亮度仪分别在我国西南地区和合肥地区开展了全天空辐亮度的扫描测量，并对两地的实测数据进行了简要分析。

研究了基于被动差分吸收光谱技术(DOAS)测量大气中水汽垂直柱浓度的方法。以大气层顶太阳光谱作为参考谱,基于DOAS方法同时反演水汽和O4斜柱浓度，分析了水汽与O4大气质量因子(AMF)之间的关系，通过计算O4 AMF解析出水汽的垂直柱浓度。采用数值模拟方法研究了DOAS方法反演水汽浓度的饱和吸收问题，对水汽垂直柱浓度进行了修正。与太阳光度计及GOME-2卫星测量的结果对比，显示出较好的测量一致性，验证了该方法的可行性。

提出了一种反演边界层以下气溶胶消光系数垂直廓线的方法。设计了一种以电荷耦合器件（CCD）为探测器、激光器为发射端的收发分置激光雷达系统（CCD激光雷达）。基于此系统测量了水平激光束图像与垂直激光束从地面起0~1.2 km高度的气溶胶角散射灰度图像。利用水平散射图像得到大气散射相函数相对值，将其作为参数反演了垂直方向的气溶胶消光系数分布廓线。将得到的消光系数值与合肥大气辐射观测站的双波长偏振米散射激光雷达(DWPL)的观测结果进行了对比，结果表明两者一致性较好。同时给出了合肥地区4个夜晚连续观测的气溶胶廓线分布。CCD激光雷达优势在于无盲区，在近地面空间分辨率可达0.032 m/pixel，在边界层以下气溶胶探测具有潜力。

能量设计技术是傅里叶望远镜的关键技术之一。分析了激光的大气传输效应及其对激光束能量的影响。根据上行和下行链路的能量传输，推导出一种傅里叶望远镜系统激光总能量计算方法，给出了相应的适用条件。同时，还提出一种基于辐射理论的快速能量估算方法，并用其估算了傅里叶望远镜探测1000 km低轨道目标所需发射器总能量。指出了发射器能量不均衡对成像质量的影响并进行了仿真，得到发射器阵列各光束强度差别须小于5% 的结论。从大气透射率、激光出射孔径、光束准直、发射方案、散斑效应、接收技术和图像重构技术等方面，提出了减少能量损失应采取的设计理念和措施。

针对组成光纤布拉格光栅法布里珀罗(F-P)腔两端的光栅参数完全相同的情况，利用传输矩阵法，通过数值模拟分析了光纤布拉格光栅F-P腔的几个主要参数改变时对其透射谱特性的影响，详细讨论了光纤布拉格光栅F-P腔的时延和色散特性，分析了光纤布拉格光栅F-P腔腔长不同时对其慢光特性的影响。该结果对于设计布拉格光栅F-P腔以及布拉格光栅F-P腔在慢光和色散补偿方面的应用有一定的意义。

基于SU-8光刻胶的高深宽比加工技术，设计了对加速度敏感的悬臂梁-质量块结构。理论推导了加速度与SU-8光刻胶悬臂梁-质量块结构的挠度、法布里-珀罗（F-P）腔的干涉光强之间的关系，得到了简化的计算公式，并讨论了传感器灵敏度和固有频率等主要影响因素。提出了一种新的“卍”形悬臂梁-质量块结构，分析和确定了传感器结构的各项参数。研究结果表明，“卍”形SU-8光刻胶结构能够得到较高的灵敏度，具有良好的检测模态，仿真结果与理论分析吻合，可以基于法布里珀罗干涉原理实现对加速度的传感。

基于快速可调激光器和阵列波导光栅的光交换结构是实现超大容量光交换机的理想选择，但是快速可调激光器的快速调谐要求使得空闲时隙的激光器必须保持发光状态，并对有效业务光信号造成干扰。为了解决此问题，提出了采用无效业务填充空闲时隙的方法，从而使得系统中的有效业务不再受到无效业务的干扰。通过两种不同的方法生成无效业务即随机策略和顺序策略，仿真研究和对比了两种策略在不同业务量下各自的优势。同时，为了降低包含无效业务时的调度算法重排次数要求，还进一步提出了阈值策略计算无效业务路径的方法，并通过仿真验证了该方法可以大大降低重排次数，提高调度算法的计算效率。

针对非弱导条件下单模多模单模（SMS）结构光纤段的理论分析，研究了简单准确的数值模拟方法。利用输入场的泰勒级数展开和多模光纤内电磁场的矢量模式展开，分析了在非弱导条件下SMS结构光纤的多模光纤段中所有模式的传播特性和透射率。基于对模式特征方程的分析，通过合理选择对SMS结构光纤的多模干涉特性有贡献的最少的模式数，计算出每个模式的透射率并与实验结果比较，证明了在单模光纤和多模光纤纤芯精确对准的情况下，利用线偏振径向函数即零阶贝赛尔函数展开多模光纤内的电磁场（标量模型）可以得到很好的数值模拟结果。该结论可有效降低理论研究的复杂性。

设计了一种新型多孔光纤，利用有限元法数值模拟了结构参数变化对其色散系数、模场面积、非线性系数的影响。研究表明，该种光纤不仅结构简单，而且具有非常优越的色散性能。经过合理优化，设计了在900 nm的超宽波长范围内保持低平色散并具有三个零色散点（λ=1.0 μm，λ=1.53 μm，λ=1.81 μm）的多孔光纤。该结果对新型光纤的设计具有一定的指导意义。

全息相机系统对海洋微生物和粒子的研究与分析有着广泛的应用前景。然而这种特殊的成像技术（全息成像技术）和成像环境（海底）使拍摄的全息图存在多种不同的斜条纹噪声。斜条纹噪声的存在严重影响了海洋生物全息图重建像质量和进一步处理。抑制普通条纹的方法已不再适用于研究对象。因此，提出了一种有效的去噪方法。针对周期斜条纹噪声，利用局部阈值法寻找噪声频率位置，再采用高斯陷波滤波器滤除。针对非周期斜条纹噪声，通过直线方程模拟非周期斜条纹噪声的频域亮线响应，然后采用局部陷波滤波器去抑制。实验证明，该方法能有效滤除周期斜条纹噪声和较大程度地抑制非周期斜条纹噪声，并能有效保持有用信息。

为了应用傅里叶望远镜（FT）技术对同步静止轨道和低轨运动卫星进行高分辨率成像探测，提出了一种基于非均匀采样技术，以低采样频率处理高频返回信息的新方法。对返回的时域信号进行非均匀采样并对数字信号进行离散非均匀傅里叶变换（NUDFT）；衰减除高幅值低频信号以外的所有信号后再进行NUDFT即可精确地提取低频分量信息；重复幅值衰减和NUDFT直至提取所有的频率信息；通过相位闭合技术及传统重构方法即可重构目标。该方法降低了采样频率并克服了NUDFT方法的频谱噪声，有效地避免了高频噪声对成像质量的影响，特别是在低轨道多光束傅里叶望远镜成像方面有较大的应用前景。通过数值模拟验证了该方法的可行性，并在不同的信噪比条件下和传统均匀采样重构图像进行了对比研究，证实该方法对噪声的敏感程度与传统方法基本一致。

特征提取与聚类分析相结合的图像分割方法可以用于近红外显微图像化学信息的快速提取。针对基于主成分分析(PCA)的特征提取运算较为复杂的缺点，提出了一种加权二维主成分分析（W2DPCA）光谱特征提取方法，与模糊C均值(FCM)算法相结合用于近红外显微图像化学分布信息提取。通过片剂的近红外显微图像的仿真实验，验证了W2DPCA-FCM方法的可行性和有效性。实验结果表明，W2DPCA-FCM方法可以减少计算时间、提高聚类精度，是一种有效的红外显微图像分析方法。

为实现复杂背景下猫眼效应回波的动态成像探测与目标识别，根据猫眼效应回波、背景及噪声的成像特点，构建了成像探测系统，探讨了目标的探测方法，提出了激光照射与成像探测工作时序同步调制、视场同步控制的探测模式。在此基础上对目标的识别算法进行了研究，运用帧间差分法实现对背景干扰的滤除，提出区域灰阶平均法实现对噪声的有效抑制，通过自适应的目标判别与识别阈值完成对目标的识别。利用搭建的实验系统对500 m和2500 m目标进行了探测，结果表明，在2500 m的探测距离内，利用成像探测方法和目标识别算法，得到虚警概率为0.3×10-12，探测概率为1，从而消除了背景和噪声对目标识别过程的影响。

针对合成孔径雷达(SAR)图像提出了一种带边缘惩罚和自适应权马尔科夫随机场(MRF)模型的快速分割算法。在MRF分割模型的能量函数中引入了边缘惩罚和自适应加权参数。边缘惩罚的引入能够减少边缘模糊从而更加精确地定位边缘。自适应权参数能够根据图像分割时收敛的阶段以及图像的局部场景自适应地调整能量函数中数据模型因子的权重，这有利于在均质区域改进分割区域的一致性，而在非均质区域则可保持图像的边缘和重要细节。针对所提出的能量函数提出了一种快速的非均质点跟踪优化算法。对合成和真实的SAR图像的分割结果表明，所提出的分割方法能提高分割的精度并显著减少运行时间。

综合考虑非线性气温环境和主镜视宁度表面“气刀”强制对流换热，对地基望远镜主镜瞬态温度场理论模型进行研究，结合分离变量法和格林函数法求解出温度场的解析表达式。以4 m主镜为例，运用温度场理论模型解析解，对主镜视宁度进行了分析计算。分析了“气刀”对主镜视宁度的改善效果；讨论了“气刀”风速与主镜视宁度的关系；分析了不同径厚比对主镜视宁度的影响。利用有限元方法分析4 m主镜温度场，与所推导的温度场理论结果进行比较，二者获得了较好的一致性。主镜温度场理论解在望远镜主镜设计中具有普适的应用价值。

针对折反射全向成像特点，提出了基于全向总变分最小化的折反射散焦模糊图像复原方法。随着高分辨率图像传感器器件和大光圈镜头的采用，光圈和反射面曲率造成的折反射全向成像散焦模糊问题越发突出。由于在折反射全向图像上，具有相邻位置关系的两个点，在真实世界中并不具有相同的依赖关系，因此传统的图像梯度计算方法并不适合折反射全向图像处理。提出结合全向图像成像特点的全向梯度计算方法，将全向总变分最小化作为正则化条件，对散焦模糊全向图像进行复原，得到全局清晰的全向图像。

为提高小型光电编码器精度，研究了一种精码莫尔条纹光电信号细分误差修正方法。建立单路信号波形参数方程，对采样信号进行傅里叶变换求出波形参数，利用多倍角公式将信号波形中的高次谐波分量变换为高阶分量，通过牛顿迭代法将莫尔条纹光电信号修正至标准正余弦信号；建立正弦、余弦两路信号的相位误差修正模型，利用最小二乘拟合法求解出相位误差修正参数，实现对莫尔条纹光电信号正交性误差的修正。采用该方法对某16位小型光电编码器细分误差进行修正处理，经测试细分误差峰峰值由修正前的162.5″减小到修正后的47.5″。实验结果表明，研究的误差修正方法可以有效地减小细分误差，提高精度，对于研制小型化、高精度光电编码器具有重要意义。

介绍了一种光电积分式光源颜色照度测量仪器中的滤光片优化设计方法。研究了实际测量时由于光束斜入射导致的滤光片光谱透射率与垂直入射的不同所导致的设计误差，建立了漫入射有色玻璃透射率的修正模型，提出了一种基于修正模型的滤光片匹配方法，应用于颜色照度测量仪器的设计。设计了实验对匹配结果进行验证，实验结果证明修正模型有效地减小了设计误差。

采空区传统监测方法存在观测数据量少、无法或难以监测无人空区、不能定量观测空区垮落等缺点。采空区三维激光扫描仪可以有效、全面地扫描采空区的三维形态，但是由于矿山现场粉尘、水汽及仪器本身等的影响，获取的点云存在着各种噪声，并且由于现场地面可能会发生变形，前后两次扫描的点云并不能够完全重叠，这为点云的后续利用带来很大麻烦。为此，根据采空区点云的实际情况，提出了基于KD Tree的点云去噪方法和基于点云特征的配准方法，实验表明该方法可以有效地去除点云中存在的噪声及对点云进行配准，为后续的点云利用提供了数据基础。

为了满足遥感仪器的高精度辐射定标需求，实现“低温绝对辐射计→多波段滤光片辐亮度计→积分球→遥感器”的辐亮度传递链，对多波段滤光片辐亮度计进行了定标方法的研究。利用可调谐激光导入积分球产生的均匀、稳定、无偏的面光源作为定标光源，使用溯源于低温辐射计的标准辐亮度探测器作为传递标准，通过系统级的定标方法对滤光片辐亮度计的753、865、900、1030 nm四个工作波段进行了绝对光谱响应度定标，不确定度优于0.58%。与溯源于法国黑体辐射源的太阳辐射计CIMEL CE318进行了比对实验，结果表明，在四个定标波段，滤光片辐亮度计测得的积分球辐亮度与由CE318测得的辐亮度差值分别为-0.216%、-2.564%、-4.248%和2.226%，验证了该系统级定标方法的合理性。

近年来，大气生物气溶胶的实时监测技术已经成为研究领域的热点。在已有技术的基础上，研发出了含有280 nm和365 nm两种激发光波长的双通道生物气溶胶检测系统。利用该检测系统，分别测量了色氨酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的荧光光谱和强度，确定了对该系统两个通道进行标定的方法，并结合对牛血清蛋白(BSA)以及易引起误判的香烟烟雾等物质的测量结果进行了分析与探讨。实验结果证明了通过多通道紫外光诱导生物气溶胶粒子产生本征荧光，并对荧光光谱与强度等信息进行分析可以较为准确地实现对粒子种类的预判别。这种技术具有较强的应用价值与发展空间。

为了提高四频差动激光陀螺的精度，对其左右旋模式光学解调分离方法进行了理论分析和实验研究。根据陀螺输出光偏振特性，分析了椭圆偏振误差对左、右旋模式光学解调分离的影响机理。定义了分离后左、右旋模式输出信噪比，对该影响进行了量化，信噪比越大对解调输出影响越小。基于仿真计算和实验验证，给出光学解调系统中偏振片安装角度与输出信噪比的关系，指出调节偏振片安装角度是一种工程上有效提高信噪比的方法，并提出一种新的偏振片角度选取的分离方法剔除法。与该陀螺研制初期的提取法获得的信噪比进行了对比，理论计算和实验结果一致表明，剔除法优于提取法。

准确预校正大能量激光发射时的动态波前像差是高功率激光驱动器自适应光学波前质量控制的关键。基于闭环预校正实验数据，利用神光II升级装置波前传输模型计算动态波前预校正偏差，获得更为准确的变形镜校正面形；再利用基于驱动器位置相位校正的变形镜控制算法修正变形镜的驱动电压，可提高动态波前预校正的准确性，降低激光装置大能量发射实验时输出光束的波前残余像差。在神光II升级激光装置上采用该技术获得了比传统的基于闭环预校正的波前控制技术更好的波前控制效果，使得大能量激光发射实验中光束顺利过孔，保障了装置的安全运行，并且明显改善了输出光束的波前质量，提高了大能量激光发射实验的成功率。

受激布里渊散射（SBS）效应是影响连续波单频光纤激光放大器功率提升的重要因素，就传能光纤长度对连续波单频全光纤激光放大器SBS阈值功率的影响进行了实验研究。采用线宽为2.35 kHz的非平面环形腔(NPRO)结构种子光源，搭建了两级级联单频连续波全光纤激光放大器，通过改变主放大器增益光纤与输出光隔离器之间传能光纤的长度，检测主放大器回光功率和光谱随输出激光功率的变化，分析了无源传能光纤长度对连续波单频全光纤激光放大器SBS阈值功率的影响，实验结果与理论计算结果相符。

提出了一种基于模糊熵迭代的点云精简算法，在提高算法运行效率的同时，获得的精简点云模型具有更好的细节特征。对所有点云数据进行快速X-Y边界提取以保留点云边界特征；计算所有数据点的曲率，将除边界外的数据点按照曲率分组并计算每组数据点个数和曲率平均值；利用数据点的曲率构造点云模型的模糊集，计算最小模糊熵，从而得到最佳曲率划分阈值；对曲率小于阈值的数据点按迭代次数不同进行相应比例稀释，对曲率大于阈值的数据点在满足剩余点个数要求的条件下进行迭代计算模糊熵操作，不满足个数要求时数据点全数保留。实验证明该算法既能够保留点云的细节特征以逼近点云原型，又具有良好的运算效率。

采用熔融淬火法制备了Er3+掺杂53ZrF4-20BaF2-4LaF3-3AlF3-20NaF-2.4PbF2(ZBLAN)氟化物透明玻璃。在10 K~540 K温度范围内，测量了对应于Er3+斯塔克分裂能级4S3/2(1)→4I15/2和4S3/2(2)→4I15/2（对应波长分别为542 nm和548 nm）的变温荧光光谱，结果显示环境温度升高时，样品在两个发射位置的发光强度均快速衰减，但是衰减速率有所差异，结合位形坐标模型讨论认为，两斯塔克能级的激活能分别为ΔE1=0.078 eV和ΔE2=0.049 eV，其差异导致了二者热猝灭速率不同。分析了斯塔克分裂能级跃迁的荧光强度比(FIR)随温度的变化规律，结果显示在低温区域FIR随温度呈现线性增加，而高温区则趋于平缓。计算了样品的温度灵敏度随温度的变化，结果表明，在温度90 K时，灵敏度达到最大为0.0011 K-1。该材料对环境温度敏感性可应用于光学温度传感器。

利用Suzuki偶联反应合成了一种新型聚芴类导电聚合物发光材料：聚9,9二十二烷基芴并3,3′二对偏二氰乙烯基苯基2,7联噻吩(PFC12Th-DCN)，表征了该材料的紫外可见吸收光谱、光致发光光谱以及激发光谱。此材料在300~450 nm有很强的吸收，吸收峰位于375 nm。用375 nm的光激发PFC12Th-DCN，其光致发光峰位于625 nm，是一种橙黄色发光材料。制备了结构为ITO/PEDOTPSS/ PFC12Th-DCN/Al的有机电致发光器件。该器件启亮电压为5 V，发光峰为649 nm，色坐标为(0.62, 0.36)。与光致发光光谱相比，该材料的电致发光光谱出现了约25 nm的红移，根据退火实验推断该红移是由PFC12Th-DCN分子聚集态发光引起的。

通过简单的水热法制备了单分散的ZnWO4和ZnWO4:Eu3+纳米棒。用X射线衍射图谱和透射电镜分析了材料的结构和形貌，所得纳米棒均为钨锰铁矿纯相，且Eu3+离子完全进入晶格中。ZnWO4:Eu3+纳米棒的直径为20~40 nm，长度为50~70 nm。测试了ZnWO4和ZnWO4:Eu3+的激发光谱和发射光谱，结果表明WO2-4基团可以有效地转移能量至Eu3+离子。ZnWO4:Eu3+的发射光谱表明，Eu3+离子的电偶极跃迁5D0-7F0的特征峰很弱，而5D0-7F2的电偶极跃迁很强，表明Eu3+离子处于晶体的低对称位置。

非金属掺杂金红石相TiO2使它的光学性质发生改变，拓展其在光催化和光电转换领域的应用是近年来的一个热点。基于密度泛函理论的平面超软赝势方法对C单掺杂、N单掺杂、S单掺杂以及C-N共掺、C-S共掺、N-S共掺TiO2的超晶胞进行电子性质和光学性质的计算，包括能带结构、电子态密度、介电常数、吸收光谱和反射光谱等。非金属元素的掺杂都使得TiO2禁带宽度减小，吸收光谱和反射光谱发生红移，在一定程度上改善了TiO2对可见光的利用，但非金属双掺杂比单掺杂对可见光的利用率更高。研究表明：在可见光高能区400~575 nm范围内，有C元素的掺杂比其他几种掺杂的吸收系数和反射率更高，而在可见光低能区575~760 nm范围内，有N元素的掺杂比其他几种掺杂的吸收系数和反射率更佳。因此C-N共掺对可见光的利用比其他非金属掺杂体系更好。

将光学相干层析(OCT)成像技术应用于牙釉质矿物质密度(MD)的定量测量。该测量是基于骨组织的OCT光衰减系数(OAC)与MD的线性关系来实现的。用OCT扫描密度范围为1.28~1.9 g/cm3的羟基磷灰石（牙釉质主要成分），从OCT图拟合出它们各自的OAC, 并绘制OAC与MD直线作为校准直线；用OCT扫描牙釉质并从图中拟合出牙釉质的OAC；从校准直线中获取对应的MD。测量结果显示：正常牙釉质的MD范围为2.5~3.1 g/cm3，此值与相关文献结果相符；而龋齿牙釉质的MD都比较小，约为2.0 g/cm3。实验表明OCT是一种高灵敏度的无损成像技术，在早期龋牙的定量研究和临床诊断方面具有潜在的应用前景。

星敏感器一般由光学系统和光电传感器两部分组成，其中光学系统是最主要的组成部分。星敏感器光学系统的技术指标与成像质量要求较高，并且其体积与重量需严格限制，设计难度较大。在满足体积要求的前提下选择最佳系统结构，合理分配光焦度以减小系统的高级像差与畸变，同时使系统为远心光路；采用特殊色散玻璃校正系统较宽波段范围的色差，并加入非球面以提高系统成像质量。结果表明光学系统各视场实测调制传递函数大于0.344（奈奎斯特频率处），实验室静态传递函数大于0.2（奈奎斯特频率处），成像弥散斑80%的能量集中在直径为23 μm区域内，相对畸变小于0.1%，满足技术指标与成像质量要求。

研究了高精度非球面中频误差的抑制方法和磨头抑制特性等问题，提出了一种小磨头自适应抛光抑制中频误差的方法。将铣磨后中频误差明显的非球面进行预抛光，以去除亚表面损伤。使用气囊抛光方法将非球面面形精抛到较高精度。使用自研的双柔性自适应抛光磨头进行多轮抛光抑制精抛后非球面表面残留的中频误差，并使用计算全息(CGH)进行面形检测，直到Zernike残差不再收敛。使用此方法成功抛光了一块口径为150 mm、最大偏离度为0.183 mm的熔石英非球面。通过3轮中频误差抑制，面形方均根值(RMS)从预抛光后的76 nm收敛至4.5 nm；相应地，Zernike残差RMS由精抛后的22.72 nm收敛至3.46 nm。实验结果表明，该方法可以实现非球面中频误差的快速有效抑制。

理论研究了基于各向异性光子晶体带隙的窄带带通角度滤波器。利用电磁有限元数值仿真方法计算出不同入射角的光子晶体的角度带隙结构及掺杂后光子晶体的角度缺陷模。数值计算结果表明，随着入射角度的改变各向异性光子带隙结构是可调的，而且在这个系统中掺杂后能够产生随入射角度变化的窄带缺陷模，因此掺杂的各向异性结构具有角度滤波的特性，可以实现窄带角度滤波，有望在未来的光子器件中发挥作用。

针对液晶显示能效不高、对比度低的问题，提出了一种基于图像分类的全局动态调光算法。鉴于亮度和对比度是液晶显示的两个重要性能指标，提出了基于亮度和对比度的图像分类方法。背光调光水平由输入图像的类别、灰度平均值以及灰度最大值与灰度平均值的差值决定。液晶像素补偿基于S曲线，曲线方程中的参数根据输入图像特征值和图像类别决定。对60幅图像的仿真结果表明：平均背光节能达到了19%，静态对比度提高了143%。开发了采用本调光算法的液晶电视，与没有采用本调光算法的电视相比，整机平均节能达到了12.9%，静态对比度提高了43.18%。

在惯性约束聚变（ICF）研究中，为了更好地对点火前分解实验的精密时间过程进行高精度的测量，提出一种新型的高时间分辨的光扫描装置。该装置根据光生载流子效应、波导传输和棱镜色散原理，采用全光学元件避免了空间电荷效应的影响。同时，瞄准1 ps的时间分辨能力，对该装置的关键部件光扫描模块进行了计算设计与模拟分析，通过光路仿真进行验证。结果表明该扫描装置能够使信号光发生偏转效应得到时间空间转换，进而为下一步的模块制作和实验研究提供良好的理论依据。

采用化学溶液法在氧化铟锡(ITO)衬底上合成ZnO纳米棒，以不同的速度将无定形SiO2材料旋涂于ZnO纳米棒，制备了结构为ITO/ZnO/ZnO纳米棒/SiO2/Al全无机电致发光器件。借助能谱(EDS)和吸收光谱，发现当转速从3000 r/min降低到500 r/min时，SiO2的附着量逐渐增多。比较了旋涂速度对器件的电致发光光谱的影响，发现对于同一旋涂速度形成的器件，紫外发光强度随电压的增大而增强，可见区的发射则逐渐减弱；而不同旋涂速度下获得的器件的紫外发光强度显示出随电压升高先增大后减小的趋势，当旋涂速度为1000 r/min时，紫外发射最强，可见区发光几乎消失；I-V曲线测量显示随着转速的降低，器件的启亮电压变大，最大工作电流逐渐变小。结合光致发光(PL)图谱和能级结构图分析认为，SiO2除了能钝化ZnO纳米棒表面缺陷，还具有改善载流子在发光层的平衡和增大电子注入能量的作用，其较高的势垒对发光层内的电子具有限制作用，提高了在活性层中的电子和空穴的复合率。此外，SiO2的加速作用也有助于提高高能态缺陷能级的电子密度及复合几率。

提出了一种基于塑料散热器无基板板上芯片(COB)封装方式，采用Ansys有限元热分析软件，与传统的陶瓷基板COB封装方式进行热仿真模拟对比分析。研究表明：将LED芯片直接封装在导热系数为20 W/(m·K)的塑料散热器上的COB封装方式，得到的LED结温明显低于金属基板的COB封装方式的结温，而与陶瓷基板的COB封装方式接近。进一步模拟分析可知，当塑料散热器的厚度为3.9 mm时，器件的总热阻最小，且随着塑料材料的导热系数和塑料散热器表面与空气间对流系数的增加，器件总热阻均有不同程度的减少。由于塑料材料具有容易加工及色泽丰富等优势，这种结构简单的新型封装方式具有广阔的应用前景。

边界元方法是一种数值求解偏微分方程的高效算法，在微纳光学求解电磁场问题中有广泛的应用。在实际计算中，边界元数目的选择直接关系着数值模拟的精度。研究不同边界元数目下微腔谐振频率的计算误差，发现主要误差可视作微腔对电磁波的吸收或放大，因此提出折射率补偿法对离散求解边界积分方程引入的误差加以修正。加入折射率补偿之后，边界元方法计算谐振频率的精度能提高至少一个数量级，并且该修正可以有效用于较大频率范围内的所有模式。因此折射率补偿使边界元方法的计算精度和运算速度得到大幅提升，时间和内存消耗锐减。同时，从物理角度分析、修正数值计算误差的思想也可以推广到其他数值计算方法中。

提出一种新型偏振态成像法：以物体的偏振态作为成像物理量进行成像，获得成像物体偏振态的空间分布。引入偏振色度值表征偏振态，即将描述偏振态的三个Stokes参量转换成三基色RGB，用RGB的色度值（称为偏振色度值）来表征相应的偏振态，实现偏振态与偏振色度值之间以及偏振色度值与像素点之间的一一对应。在此基础上，采用Stokes参量测量方法对物体的偏振态进行逐点测量，获得成像物体的Stokes参量的空间分布，然后通过偏振色度值的分布来表征物体偏振态的空间分布，从而实现了偏振态成像。实验结果表明：偏振态成像法不但可以测量应力大小分布，还可以测量应力方向分布。

研究了微腔与一般洛伦兹型的热库在不同耦合强度和失谐量下耦合的非马尔科夫动力学。利用腔的约化密度算符主方程，得到表征其动力学的传播(滞后)格林函数和关联格林函数。通过格林函数的计算，分析了在不同谱宽和失谐量下，腔场模振幅和能量耗散随时间的变化规律，发现腔和热库相干性越强，非马尔科夫记忆时间就越长。

推扫式遥感相机图像中存在微弱的条带噪声，干扰数据分析精度和后续图像处理。在分析其噪声特性后，提出了一种去除条带噪声的方法。以相对平坦区作为参考图像，获取垂轨边缘信息并进行图像形态学处理，从而获得各像元的校正参数来对图像进行补偿。实验表明，可以将遥感图像峰值信噪比由32 dB提升到48 dB；相较于目前已有的去条带噪声方法，该方法处理的图像畸变较小，变异逆系数及信噪比提升幅度较大，在有效去除条带噪声的同时保留了原图像灰度信息，提高了图像质量。

通过波段选择可以显著提高高光谱遥感图像分类与解混的效率。提出了两种改进的线性预测（LP）波段选择方法，用图像的偏度或峰度度量波段信息量，结合互信息（MI）或K-L散度度量波段间的相似性，选择本身信息量大，且彼此间最不相似的两个波段作为初始波段，再通过改进的线性预测选择后续波段。噪声波段的存在会影响波段选择的效果，导致分类或解混精度低于预期。为了减弱噪声波段的不利影响，进一步提出噪声波段去除的方法，基于小波域的熵估计每波段的噪声，去除噪声较大的波段后进行波段选择。真实高光谱图像波段选择后分类和解混实验结果表明，改进的基于线性预测的波段选择方法能明显提高分类和解混的精度和效率，是一种有效的高光谱图像降维方法。

多通道超广角偏振相机可以获得目标的多光谱、多角度和偏振辐射信息，是星载偏振遥感器的优秀方案。通过对采用该方案的多角度偏振成像仪光学系统的分析，指出其超广角镜头的偏振特性的不同部分(线性双向衰减和线性相位延迟)对非偏通道辐射精度和偏振通道偏振精度有不同的影响，导致两种精度要求无法同时满足。在仪器原有方案的基础上，提出综合镜头改进设计、镜头膜系设计和定标模型的方法来满足仪器精度要求。改进方案相对原方案能有效地减小超广角镜头对仪器两种精度的影响，可以为类似的多通道超广角偏振相机的精度设计提供参考。

为了研究不同混合方式对气溶胶粒子光学性质的影响，利用典型外混合模型和三种内混合模型，计算了黑碳与硫酸盐及有机碳组成的混合气溶胶在550 nm波长处的光学性质。结果表明，除Maxwell-Garnett模型与Bruggeman模型的差异普遍小于2%外，所有混合模型对混合粒子及粒子群的光学性质都有明显影响。相比于外混合粒子群，内混合粒子群的吸收系数增强了20%以上，散射系数则削弱了10%~15%，并导致消光系数的最大增强达到25%；内混合模型对于单次散射反照率的减弱效果最明显，尤其在黑碳体积比小于30%和相对湿度高于70%的情况下，内混合模型使粒子群的单次散射反照率降低了20%以上。此外，除不对称因子外，混合气溶胶的其他光学性质与体积混合比以及相对湿度均呈现出明显的相关性。

通过对米氏累积概率分布函数(CPDF)进行自定义函数拟合，设计了一种获取显式CPDF的方法。通过对比分析事件法和权值法两种光子追踪模式的效率，证明了两种方法的计算耗时与样本容量成线性关系。事件法的计算速度要优于权值法，但权值法的收敛性要明显优于事件法。在达到相同收敛标准的前提下，权值法的样本容量可以比事件法小1~2个数量级；权值法阈值选取对计算精度和计算时间的影响主要发生在当阈值大于计算对象1/100时。总体讲权值法的计算效率要优于事件法。

将Chernin型多通吸收光谱系统与光化学模拟烟雾箱系统相结合，用于烟雾箱内痕量气体的探测，系统的准确性及可靠性通过NO2的测量进行验证，NO2的探测结果与Thermo 42i型NO-NO2-NOx分析仪的测量结果呈较好的线性关系。对烟雾箱内β蒎烯/O3/SO2体系化学反应过程中SO2的摩尔分数做了在线测量，在36 m的吸收光程内，SO2的探测极限为22.2×10-9。研究结果表明，该Chernin型多通吸收光谱系统具有定量测量能力，能够用于烟雾箱内光化学反应过程中痕量成分的实时在线测量。

对不同激光参数条件下脉冲光纤激光修锐青铜金刚石砂轮过程中产生的490~600 nm波段范围内的等离子体空间分辨发射光谱进行了研究。在局部热力学平衡条件下，根据测得的等离子体谱线信号的相对强度，利用Boltzmann图法和Stark展宽法分别计算得到等离子体电子温度和电子数密度值，并对激光单脉冲能量、距砂轮表面的探测距离等因素对等离子体电子温度和电子数密度的影响进行了研究。实验结果表明，激光修锐产生的等离子体电子温度和电子数密度随探测距离的增加近似呈Lorentz分布，随激光单脉冲能量的变化近似呈指数规律增长。在此基础之上，进一步计算了等离子体逆韧致吸收系数，并总结其随探测距离和激光单脉冲能量的变化规律。

法布里珀罗(F-P)干涉仪是一种多光束干涉仪，具有极高的光谱分辨率，一般用于研究光谱的精细结构。F-P干涉仪的应用受限于自由光谱范围，如果波长超过自由光谱范围，将无法得到光谱的精细结构。基于F-P干涉仪，采用方程组来描述干涉图与光谱曲线之间的关系，并通过奇异值分解方法来解方程组，求出宽谱段范围的光谱曲线，使F-P干涉仪成为一种多光束干涉光谱成像仪，可用于遥感等领域；但奇异值分解法求解光谱曲线，对图像噪声较为敏感，通过仿真结果可以看出，干涉图噪声需控制在0.2%以内才能较好地复原出光谱曲线。

基于金属网栅结构设计的光学透明频率选择表面（FSS）加载于复合制导头罩的光学窗口时，其对红外入射光的衍射作用会干扰系统的成像效果。为了能够在光学透明FSS的设计过程中减少衍射带来的干扰，基于夫琅禾费衍射理论，研究了光学透明FSS结构参数变化对其衍射特性的影响。研究发现：当金属网栅周期增大或线宽减小时，衍射光强增加但分布无变化，其中周期对于光强的影响较为显著；随着十字FSS单元缝宽和缝长的增大，衍射光强增加而分布保持不变；此外，当入射光波长增大时，光学透明FSS的总透射率增加，与实验测试结果相符。上述规律将在光学透明FSS的实际设计过程中起到十分重要的指导作用。

针对薄膜介质内的慢光现象，研究了它的产生机理及影响因素。由于薄膜介质的厚度很小，因此假设磁场沿厚度方向的分量与厚度无关，从而得到薄膜介质中光传播的色散关系，推导出光在薄膜中传播的群速度表达式。深入分析了光的频率、薄膜介质的折射率以及薄膜介质的厚度对群速度的影响，得到了这些影响因素对光在薄膜介质中群速度的影响曲线。研究表明选取适当的光频率、薄膜折射率和薄膜厚度可以大幅度地降低光在薄膜介质中的传播速度，为薄膜介质中的慢光技术提供了理论依据。

提出了一种包含增透膜和背反射层的非晶硅薄膜太阳电池结构，其中增透膜由折射率从低到高的4层介质材料组成，背反射层由三角形介质衍射光栅和一维光子晶体结构组成。利用严格耦合波理论和平面波展开法，对介质层厚度和光栅进行优化设计，数值计算了增透膜和背反射层在入射角为0°～60°之间的反射效率。结果表明,增透膜在300～750 nm波长范围内存在高透射率，背反射层在600～750 nm波长范围内存在高反射率。对于活性层厚度为700 nm的非晶硅薄膜太阳电池，在入射波的TM偏振状态下，入射角小于75°时，电池经优化后在300～750 nm波长范围内平均吸收率为95%。