根据广义的Huygens-Fresnel原理和修正Von Karmon谱模型，推导出了部分相干高斯-谢尔模型(GSM)光束上行传输时的平均光强解析式；获得了GSM 光束经角反射器回波后下行传输到接收端的平均光强表达式，并对其进行归一化处理；分析了GSM光束在上行-下行传输过程中平均光强的变化，且发射端和接收端在同一高度。数值分析结果表明：在大气湍流双程斜路径传输中，准直光束受湍流的影响比聚焦光束小；接收端在轴归一化光强随角反射器半径的增大先增大，最终趋于定值；在轴归一化光强随湍流外尺度增大几乎无变化，随湍流内尺度的增大而减小。

近年来对图像处理的研究已从二维(2D)向三维(3D)及更高维方向发展。但对3D图像分割的研究目前尚不够深入，仍以基于2D图像的分割方法为主。提出了一种可有效利用空间信息的3D图像自适应分割方法：先进行层间插值、空间子块的边缘与非边缘模式分类；并对非边缘模式子块进行基于矢量量化的分割，同时设计出一种最优码本求取方法来自适应确定分割的数目；再对边缘模式子块根据非边缘模式子块的分割结果进行逐点检测和划分。文中利用IBSR医学图像库的仿真人脑数据和实际人脑核磁共振成像(MRI)样本进行实验，验证了该方法的有效性。同时通过对同一病患不同时期的MRI数据样本进行实验，得到了诸如不同时间病灶部位的体积变化情况等十分有价值的临床医学信息。

对微角锥阵列定向反射器的特性进行了理论研究和实验模拟。详细分析了光线经过角锥反射后经历的光程。研究了三角形微角锥阵列和六边形微角锥阵列这两种结构的衍射特性，讨论了角锥深度对角锥阵列回射成像质量的影响，给出了不同参数下的模拟结果。所得结果为微角锥阵列的设计以及在三维显示中的应用提供了理论基础。

传统的衍射光学元件(DOE)设计方法只适用于单个波长，但在全息投影显示、彩色图像生成等领域中往往需要多个DOE，系统较为复杂，很大地限制其应用范围。提出了一种新的DOE设计方法，利用该方法设计所得的单个DOE可以在多个波长的入射光下实现特定光场的输出。针对每个输入波长分别设计对应的DOE，以最长波长的DOE高度作为初始高度，结合加工工艺限制对该高度进行优化，使得每个入射波长对应的单波长DOE高度分布和多波长DOE高度分布之间的等效误差总和最小。利用该方法设计了用于彩色图像生成的DOE，分析了相关参数的取值范围对衍射效率和均方根误差的影响，并在最佳取值范围内进行了相应的数值仿真，仿真结果证明了该方法的可行性。

设计了一种新型阵列光纤光栅的刻写系统，实现了8芯带状光纤上不同波长阵列光纤光栅的刻写。其基本原理如下：利用专门设计的带纤夹具夹持带纤，采用电控位移平台对带纤整体施加拉力来调节波长，逐根曝光，并采用扫描写入的方法进行汉明切趾。利用以上系统，实现了3 dB带宽为0.2 nm、波长间隔为0.5 nm、波长偏差小于±0.05 nm、反射率为80%~85%的阵列布拉格光纤光栅刻写。此工艺自动化程度高，光栅参数灵活可调。

提出了一种采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)封装增敏的光纤光栅径向压力传感方案,将光纤光栅用EVA 材料和方钢封装成半哑铃型传感单元,利用有限元软件对结构体受力分布进行了仿真,理论分析了传感单元在径向压力作用下的响应特性,并建立实验系统对光纤光栅径向压力传感特性进行验证.研究结果表明：当径向压力在0~0.3 N 范围内时,封装后的光纤光栅对径向压力响应具有很好的线性度；对径向压力的灵敏度相对于裸光栅提高了100.74倍,经匹配法解调后,系统的灵敏度最高可以达到0.94 nm/N；对于解决微小径向应变精确测量的实际工程需求具有重要的参考意义.

针对光纤周界预警系统输出信号的非平稳特性，提出了一种基于总体平均经验模态分解(EEMD)的模式识别方法。预警系统基于Mach-Zehnder 干涉原理，利用4 条单模光纤构成分布式扰动传感器，实时监测周界入侵事件。该方法引用具有自适应性的EEMD 算法将振动信号分解成多个本征模态函数(IMF)。根据不同振动信号能量各异的特点，提出EEMD 能量熵的方法排除非入侵的干扰。最后建立双重支持向量机对入侵信号进行识别。实验结果表明：该方法可以有效排除非人为入侵的干扰，准确识别攀爬、敲击和其他虚警信号，平均正确识别率优于92%，提高了系统的报警识别率，降低了误报率。

基于独立成分分析法(ICA)能够实现偏振复用相干光正交频分复用(PDM-CO-OFDM)系统的盲信道均衡，与基于导频的信道均衡方法相比，能极大提高系统的频谱利用率。然而这种固定步长的ICA 算法对每个子载波采用迭代算法来计算信道频率响应分离矩阵, 需要经过几十次迭代才能收敛。为有效降低该算法的计算复杂度，提出一种基于自适应步长ICA 的盲信道均衡算法，采用自适应分离步长提高迭代算法的收敛速度。基于100 Gb/s 16进制正交振幅调制(16-QAM)PDM-CO-OFDM 系统，仿真实验表明该自适应算法的系统误码率性能优于固定步长ICA算法的结果，且收敛速度提高5倍以上，能够用于未来高速PDM-CO-OFDM 系统接收端进行高效信道均衡。

在光纤振动信号检测系统中，使用相位敏感光时域反射技术，可检测长距离的光纤振动信号，但反射回的光信号都有大量的振动杂波和噪声，导致振动检测信号的虚警率较高。提出采用单元平均恒虚警(CA-CFAR)和有序统计恒虚警(OS-CFAR)二级检测算法，保持虚警率稳定，既提高了运算速度，也改善了参考单元中存在多个目标的检测性能，并提出利用蒙特卡罗方法确定二级检测的门限系数，最后通过蒙特卡罗仿真及现场实验验证，对算法进行了性能分析，验证了算法的可行性以及有效性。

为实现温度稳定的光纤光栅传感解调，提出了综合使用法布里-珀罗(F-P)标准具和乙炔气室进行实时复合波长参考的校正方法。分析了F-P标准具透射光谱和乙炔气室吸收光谱的温度漂移特性。建立实验系统，测试了F-P标准具透射光谱的温度漂移特性，实验显示F-P标准具谱线平均温度灵敏度为1.16 pm/℃，谱线温度重复性误差可达13.0 pm。进行了基于F-P标准具单独参考和基于复合波长参考的解调温度稳定性实验，实验结果表明0 ℃~55 ℃的高低温循环，基于F-P标准具单独参考的解调值变化范围为±32.7 pm，标准差为20.7 pm，基于复合波长参考的解调值变化范围为±1.2 pm，标准差为0.39 pm，解调值变化范围温度稳定性提高了27倍。

分析了影响保偏光子晶体光纤(PM-PCF)双折射温度敏感性的因素，利用有限元法仿真研究了热光效应和热膨胀效应对典型的实心结构PM-PCF 双折射温度敏感系数的影响。结果表明在-150 ℃~+150 ℃的工作温度范围内，热光效应对双折射的影响可以忽略。得到了这种PM-PCF 双折射温度敏感系数与相邻空气小孔圆心距离Λ的多项式模型，在Λ =5.24 μm 时，双折射的温度敏感系数为零。制作了5 根不同Λ的PM-PCF 样品，采用基于混合Sagnac干涉仪的测量技术分别测试了样品光纤双折射值随温度的变化，在Λ=5.16 μm 时，双折射的温度敏感系数为零，与仿真结果吻合。

单光子探测器具有高灵敏度和快速响应的特性，但在目标特性未知的情况下，无法直接确定每个像素点所需要的采样积分时间。因此，由于目标表面结构特性和反射率差异，探测器的距离估计值会出现采样不足或是采样饱和的现象。提出一种基于光子计数的自适应快速深度成像方法。该方法利用噪声光子和信号光子的飞行时间的不同特性，改进传统的基于最大似然估计算法的成像模型，自适应决定每个像素点的采样积分时间，并估计其最佳深度信息。实验结果表明，即使在低信噪比条件下，相比于固定采样积分时间成像方法，此算法仍能够更快、更准确重构出目标的深度图像。

小孔扫描傅里叶叠层成像术已在三维全息重聚焦和超分辨宏观成像领域显示出巨大的潜力。对小孔扫描傅里叶叠层成像技术的关键参量对光场恢复质量的影响进行了研究，根据小孔扫描傅里叶叠层成像的迭代算法，通过仿真实验研究了小孔的交叠率和孔径大小对光场恢复质量的影响。仿真结果表明：在相同孔径情况下，小孔交叠率存在一个阈值，当交叠率大于该阈值时，光场恢复质量随交叠率增大而显著提高；在相同交叠率情况下小孔孔径越小光场恢复质量越高。该研究成果对小孔扫描傅里叶叠层成像术在进一步应用中的参数优化能起到一定程度的理论指导作用。

热像差是导致光刻物镜工作状态下像质劣化的主要原因之一。针对同轴两反式高数值孔径(NA)投影光刻物镜的结构特点，提出了将元件位移法和元件分区加热法相结合，共同补偿热像差的方案。元件位移法通过改变元件的间隔、偏心或倾斜量来调节像质；元件分区加热法利用光学材料折射率随温度变化的特点，通过控制元件的温度分布产生可控波前。采用上述补偿方案对偶极照明模式下的热像差进行补偿，波像差从129.78 nm 减小至1.69 nm，畸变从12.24 nm 减小至1.31 nm，将物镜像质补偿至接近设计水平。

基于老化不同时间的稻种的生理学和物理学特性，提出一种基于多尺度小波变换和灰色神经网络的稻种发芽率红外热预测模型，实现稻种发芽率的快速、无损检测，解决传统发芽实验法实验周期长、操作复杂等问题。从不同发芽率稻种的胚芽部位提取144组数据，通过多尺度小波变换，分析逼近信号和细节信号，得出第3层细节信号(d3) 贡献最大。以第3层细节信号作为模型的输入，随机分为校正集和预测集，校正集96组，预测集48组。分析和比较老化不同时间的稻种的红外热差异，通过偏最小二乘算法(PLS)、BP神经网络、径向基神经网络(RBFNN)和灰色神经网络(GNN)，建立稻种发芽率红外热预测模型。结果表明，GNN建立的稻种发芽率模型预测效果最优，其中校正集相关系数(RC)和标准偏差(SEC)分别为0.9619、2.5013，预测集相关系数(RP)和标准偏差(SEP)分别为0.9554、2.4172，相关性达到较高水平且误差较小。研究表明采用小波分解和灰色神经网络建立稻种发芽率红外热预测模型的方法是可行的。

多光束激光干涉技术已经广泛地应用到制作大面积的周期性结构。制作材料也从无机材料扩展到了有机材料。根据多光束干涉理论，模拟三光束激光发生干涉后的强度分布；在不改变入射角的条件下，仅通过调整偏振态组合得到二维“蜂窝”型(S-S-S，P-P-P)和“介质柱”型(C-C-C)周期性结构。同时，由于有机材料对于光偏振态的响应性质，对于干涉后偏振态的分布情况也进行了分析，发现在一个维格纳-赛兹(Wigner-Seitz)原胞中，线偏振组合干涉后得到的偏振态不是线偏振，而是出现线偏振到椭圆偏振再到圆偏振的变化。

基于种子点扩散的并行计算方法及反向组合高斯-牛顿算法，实现了数字图像相关的现场实时测量。根据被测区域的连通性与不连通性，分别描述了单种子点与多种子点的并行计算方法。结果表明，多种子点并行计算方法可以有效地解决不连通区域的实时测量。成功将该方法用于土木准静态实验测量，实时获取全场位移及应变。碳纤维增强复合材料(CFRP)片材-钢板界面粘结滑移关系实验表明：该方法可以实时获取全场变形，根据变形场可直接判断剥离点的位置；该方法实时记录了界面剥离的扩展过程，直接得到了CFRP 片材与钢板界面粘结滑移关系，为研究纤维增强复合材料(FRP)加固界面性能提供了有效的测量手段。实时测量将有助于数字图像相关方法在土木行业更进一步的推广。

介绍了光学追迹计算中采用的空气折射率公式，分析了在水平和垂直两种检测情形下，不同曲率半径球面反射镜因空气温度分层导致的像质变化。对Φ1.5 m 、离轴量为12 m 近抛物面拼接子镜在水平和垂直状态检验时受温度梯度影响情况进行了计算和分析。最后在上述两种状态下仿真计算了温度梯度分布对Φ4 m，焦比f /2的大口径抛物面反射镜的影响情况。结果显示，一般来说水平检验光路像质变化远大于垂直检验，其中大口径快焦比的抛物面镜垂直检测空气温度分层因素的影响结果也需考虑和控制。

为了检测极大口径望远镜非球面离轴子镜的面形精度，设计一种通用的干涉检测光路。综合利用透射式和衍射式补偿器的优点，设计消球差单透镜和计算全息片共同对非球面度进行补偿。对于大口径、批量化的离轴非球面镜，搭建一个检验光路，检测不同离轴量的子镜时只需更换计算全息片，最大程度上节约成本。设计结果表明对于顶点曲率半径60 m、二次常数K=-1.000954、母镜口径Φ30 m、子镜口径Φ1.5 m、离轴量分别为2.5、8、14.5 m 的子镜，均可以在一种光路结构中实现高精度零位检测。

提出了基于轮廓模型的复杂背景弱纹理目标单应优化方法。算法在随机抽样一致(RANSAC)框架下实现了初始变换的求解，通过优化法向距离实现了单应的优化求解。为了快速稳健地求解初始单应，算法随机选取三条满足一定几何约束的直线段进行假设变换关系的求解，通过选取使得投影误差最小的变换关系作为单应初值。为了解决复杂背景条件下模型-图像对应错误引起的优化失败问题，在模型-图像点匹配阶段，算法为每个采样点保留多个图像点对应，同时在对样本点进行加权过程中，该算法综合考虑了样本点自身的属性和样本点同周围点的关系，有效提高了稳健性。实验结果表明：该方法能够实现复杂场景目标单应的优化求解，相比传统的方法，该方法能够有效克服复杂背景的干扰，实现弱纹理目标单应的稳健估计。

基于有限时域差分(FDTD)算法优化一类宽带光学透射的金属网格透明电极。设计的Ag、Au 和Cu 网格阵列在可见光(Vis)波段的透射率约70%，近红外(NIR)波段的透射率约90%。为提高透明电极的效费比和工艺兼容性，选择Cu作为电极材料，并分析封装材料、Cu纳米带表面粗糙度和工艺误差对透射率的影响。结果表明采用高折射率封装材料和增加Cu纳米带的表面粗糙度可以分别增加NIR 和Vis波段的透射率，减小NIR 波段频带宽度；增加铜纳米带的误差宽度会降低Vis-NIR 波段透射特性和减小NIR 波段的频带宽度。在封装材料折射率不高于1.5，铜纳米带的表面均方根粗糙度不超过8 nm 和误差宽度不超过20 nm 时，优化的Cu网格阵列在Vis-NIR 波段有较好的透射特性，可作为透明电极应用到光电器件。

通过钻石观测仪(DiamondViewTM)结合紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR absorption spectra)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对天然钻石、经辐照与热处理的天然钻石、高温高压(HTHP)合成钻石与化学气相沉积(CVD)合成钻石进行了较系统的对比研究。结果表明：无色或近无色天然钻石的荧光颜色通常呈现较单一的蓝色，且无磷光，钻石荧光图像的内部较多可见呈闭合或非闭合的环状结构的生长线或不规则的折线。部分天然钻石无荧光且无磷光或者同时具有蓝色荧光与蓝绿色的磷光，但是鉴于CVD 合成钻石较多同时具有荧光与磷光特征。因此，基于钻石有无磷光特征作为天然钻石与合成钻石的定性鉴别依据存在一定局限性。经辐照或热处理后的彩色天然钻石的荧光颜色主要呈非蓝色，部分样品因辐照处理使其自身的颜色发生改变的同时，并由此产生色心缺陷导致钻石荧光的颜色呈现多色性混杂特征。需进一步指出的是，基于UV-Vis-NIR 吸收光谱特征与DiamondViewTM图像中钻石的呈色特性是目前研究钻石经辐照处理较重要的鉴定方法。大部分CVD合成钻石的台面与亭部的局部位置出现独特的因CVD所致的清晰的平行层状生长条纹，同时具有淡蓝色磷光，该方法仍是目前相关CVD 合成钻石判定的最为直接依据。

为了满足轻小型机载遥感平台对成像光谱仪高分辨率和小型化的要求，采用平场Schwarzschild 望远系统和基于凸面光栅的Offner光谱成像系统匹配的结构形式，设计了一个工作谱段为0.4~2.5 μm、相对孔径D/f′=1/3、全视场2ω=7.2°的机载高分辨率成像光谱仪光学系统。分析了Schwarzschild 望远系统和Offner 光谱成像系统的特点和像差校正方法，利用ZEMAX 光学设计软件进行了光线追迹和优化设计，给出了系统的调制传递函数曲线(MTF)和点列图，并进行了分析和评价。设计和分析结果表明，机载高分辨率成像光谱仪可以实现0.6 m 的空间分辨率和全谱段5 nm 的光谱分辨率，满足机载宽刈幅遥感成像的应用要求，光学系统结构简单紧凑，具有接近衍射极限的优良像质，易于加工和装调实现，具有较高的实际应用价值。

针对液晶显示屏幕检测中光源照明均匀性较差的问题，基于非成像光学理论提出了一种大口径小角度的发光二极管(LED)照明光源设计方法。光源采用阵列式照明方式，对单颗LED 设计菲涅耳透镜实现小角度的准直照明；推导阵列均匀照度分布条件并利用TracePro 软件进行优化，确定阵列最优间距；最终通过在照明面上的光斑拼接叠加实现均匀矩形照明。照明光源由12×9个配光单元形成均匀方形阵列排布，每两个配光单元间距30 mm。仿真结果表明，光源的发光角度小于±10°，在距光源170 mm 的照明面上，平均照度大于45000 lx，非均匀性3.8%，均满足设计指标。该方法设计的阵列式光源无论平均照度还是照度均匀性均比现有光源有明显优势。

为实现曝光系统均匀照明的目标，基于非成像光学，提出了一种阵列型模组的匀光照明系统优化设计方法。该方法首先通过对单模组的光学设计，实现半发散角度和阵列间距的初步计算，然后通过TracePro软件的Scheme宏语言和优化引擎相结合，实现对模组阵列间距的进一步优化，从而实现对整个光学系统的均匀照明设计。光源采用日亚紫外LEDSTS-DA1-2394E，阵列模组个数为5，阵列纵向间距为28 mm，横向间距为24 mm。该光学系统通过TracePro软件模拟仿真和实验结果表明：在距光源300 mm的距离处，可实现目标面积上的均匀照明，其非均匀性均小于5%，准直角度约为4°。

三阶彗差是同轴三反消像散(TMA)光学系统镜面失调产生的主要像差之一。使用矢量像差理论分析了同轴TMA光学系统失调后彗差变化特性，给出了次镜和三镜像差偏移矢量的求解方法及公式，并推导了系统次镜和三镜失调导致的彗差增量系数公式，证明了三镜在X-Y 平面内偏心产生的彗差可以通过一个固定比例的次镜偏心量完全补偿，提出了次镜对偏心三镜的消彗差补偿条件、次镜和三镜各自的X-Y 平面偏心无彗差条件。计算了同轴TMA光学系统中三镜失调的两个例子，在消彗差补偿条件下，经过次镜主动偏心补偿，全视场均值彗差增量仅为未失调前的0.6%和1.9%，证明了消彗差补偿条件的正确性。

高速飞行器采用拼接式光学窗口可以减小风阻和雷达波反射，但是会引起入射波前在窗口处被各个拼接玻璃分割，可能会导致光学系统调制传递函数(MTF)降质以及点扩展函数(PSF)的下降和劈裂，严重的情况下会影响系统的分辨率。因此，分析拼接式光学窗口对光学系统的影响对设计采用拼接窗口的光学系统有着重要参考价值。利用Zemax 软件构建拼接窗口模型，简化拼接窗口分析过程，得出不同情况下拼接窗口波前分割后的MTF 和PSF，结果表明，当被分割的入射光产生特定的光程差时会使MTF和PSF发生严重下降和劈裂，PSF发生严重劈裂的系统会使光学系统成像质量下降。拼接窗口参数的合理选择可以降低这种影响。

目前国际上点对点激光通信技术已较为成熟,但多平台间组网通信问题仍未能解决.提出了一种新型组网通信光学天线设计方法,可实现多点间同步双工激光通信.分析了光学天线原理,并通过仿真建模验证了设计理论,给出了光学天线的结构设计和工作模式,最后采用数学最优控制算法推导出多组光学天线多平台动态、双工通信的工作范围,当旋转抛物面开口为300 mm 时,能使方位角为360°,俯仰范围为90°以上.并针对GEO(高轨道卫星)—GEO—OGS(光学地面站)间的组网通信要求进行了光学天线的初始化设计,对推动激光通信技术实现大范围宽领域应用具有重要意义.

虚拟现实头戴显示器(HMD)的光学系统应具有较大的视场角和出瞳，同时应具有重量轻和厚度薄的特性，从而适应人体的佩戴需要。为了同时满足这些要求，详细描述了一种基于初级像差理论的头戴显示器光学系统设计方法。根据这个方法，用两种聚合物材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)，设计了双片式的头盔系统，其出瞳直径为8 mm，视场角为70°。系统总长小于70 mm，镜头的总质量小于30 g。全视场相对照度大于0.4，其轴上像差和轴外像差都得到了有效校正，边缘视场点列图光斑半径在70 μm 左右，各个视场的调制传递函数(MTF)曲线分布较为均匀，同时中心视场和边缘视场的MTF值在8 cycle/mm 处分别为0.6和0.4左右，最大畸变小于2%，实际加工的系统对标准分辨率板的成像像质能够满足使用要求。

自由曲面匀光透镜被广泛应用于发光二极管(LED)照明中。传统的基于几何近似的自由曲面求解方法，由于存在建模误差，导致求解的面型不够精确，照明面均匀性下降。提出了一种误差分析及补偿方法，通过建立面型误差和出射角度误差之间的联系，结合光线追迹，实现了面型误差的准确量化和修正。采用该方法，针对1000 mm 工作距离，直径200 mm 照明范围的景观照明透镜进行了补偿设计，并用Lighttools 软件进行了仿真。结果表明：点光源模拟情况下，相对于传统几何近似求解方法，照明均匀性(最小照度/平均照度)由68.0%提升到98.5%；1 mm×1 mm尺寸LED 光源模拟情况下，在直径160 mm 的照明范围内，均匀性达到91.8%，具有良好的实用性。

现有扫描式机身共形光学系统均使用了动态校正器，但动态校正器的使用会造成光学系统稳定性差且光机结构复杂。为提高机身共形光学系统在实际应用中的稳定性，简化光机结构，提出了一种基于自由曲面校正器的机身共形光学系统静态校正方法。基于飞机应用，利用该校正方法设计了一个瞬时视场为3°、全扫描视场为30°的机身共形光学系统。设计结果表明：通过在倾斜的共形窗口后面加入两个倾斜的静态自由曲面校正器，可使共形窗口引入的静态像差和动态像差均得到校正，整个共形光学系统在各扫描视场位置的成像质量均接近衍射极限。同时，相比于动态校正器，静态自由曲面校正器的使用提升了该系统的稳定性，简化了系统的光机结构。

采用Ohno 等提出的发光二极管(LED)发光光谱数学模型，计算LED 芯片的发光光谱，并基于光谱叠加性原理，研究多芯片光源的混光特性。实验中用蓝光LED 激发涂覆其上的绿橙双色荧光粉获得暖白光，与红、青、蓝三种LED 光源混光。通过控制模块发送指令到脉宽调制(PWM)驱动电路分别调节各个LED 的驱动电流占空比，从而控制4种LED 的光通量及其配比，实现色温在2700 K~6500 K 范围内连续可调。在宽色温范围内，获得超高的显色指数，Ra 在95~98 之间，全部特殊显色指数(R1~R15)都在90 以上、辐射发光效率(LER)在286~336 lm/W 之间的白光LED 光源。实验测量与计算模拟结果的一致性很好。

为了解决光学相关器无法与发生旋转的目标进行光学相关识别的问题，提出了使用平面反射镜组获取目标图像，与模板图像进行相关识别。在获取目标的光学系统中，加入一个由多个平面反射镜围成的正多棱柱体，它可以使目标产生的一组不同角度的镜像，将其作为目标图像与模板图像进行相关识别。可以从不同旋转角度的目标产生的镜像组中找到角度相似的镜像，这类目标图像与模板图像进行相关运算，能够得到相关峰。实验表明，将通过平面反射镜组获得的目标的镜像组作为目标图像，是解决光学相关器针对旋转目标识别问题的有效途径。

在一个具有三能级V 型能级结构的耦合半导体双量子阱中，研究了相干调控下光学双稳态以及双稳态与多稳态的转化行为。研究结果表明，在此物理模型下，光学双稳态的阈值强烈依赖于系统中的非相干抽运强度和存在自发辐射相干下的相对相位，同时，通过调制相位大小，可使系统出现光学双稳态和多稳态之间的相互转换。

在含有克尔介质和光学参量放大器(OPA)的光机械系统中，腔中的光学双稳性与纠缠特性会受到这两种介质较大的影响。当调节非线性晶体与腔场的耦合常数时，OPA 晶体的非线性增益对系统的双稳性影响与入射光强度对双稳性的影响是相似的，然而克尔介质的三阶非线性系数对系统双稳性却有着明显不同的影响。对系统纠缠特性的研究结果表明：OPA 晶体的非线性增益系数对腔场与振动镜之间的纠缠有着增强的作用，而克尔介质的三阶非线性系数对纠缠却有着减弱的效果。

为了评估激光诱导荧光雷达对生物气溶胶粒子的有效探测距离及随生物气溶胶浓度变化的敏感性，在阐述生物气溶胶探测原理的基础上，设计了一台激光诱导荧光雷达。该雷达选用波长为355 nm 的二极管抽运的Nd：YAG 固体激光器作为激励光源，基于脉冲能量、脉冲数量、滤光片带宽、望远镜口径、接收视场角以及生物气溶胶粒子荧光非弹性散射截面积等主要参数，对生物气溶胶荧光回波信号的信噪比进行数值仿真。仿真结果表明，生物气溶胶粒子的质量分数为10-12时，在探测误差小于10%的情况下，系统在白天和夜晚的有效探测距离分别可达1.0 km和7.8 km；而在探测距离定义为0.5 km 时，系统对生物气溶胶质量分数的最小分辨能力，白天和夜间分别为1.8×10-13和1.0×10-14。仿真结果有利于了解激光诱导荧光雷达系统的最优参数设定和最佳的实验环境，进而实现对生物气溶胶的有效探测。

为解决激光漫反射测距实测数据噪点多，真实回波信号难以可靠在线提取问题，提出一种基于时间相关性的激光漫反射测距回波信号的快速提取方法。基于实测数据特性分析将回波信号提取问题简化为n 点搜索问题，并理论验证了基于时间相关性提取方法的正确性，通过权衡搜索代价与提取精度，给出n 点选取规则。给出短时数据线性度和相邻数据关联度作为时间相关性的具体评价指标，设计遗传算法对缓存数据与在线数据并行寻优，降低搜索时间并提高测距提取精度。中国科学院云南天文台实测数据提取结果表明，该方法对强噪声背景下的微弱回波信号有较强的快速提取能力，为激光漫反射测距回波信号在线提取提供可行思路。

提出了一种测量分子取向度的新方法，即采用极性线性分子的摆动光谱Q 支相对强度来测量分子的取向度。通过计算极性分子HCN-N2电子基态的C—H 伸缩振动在不同电场强度下的摆动光谱，发现其摆动光谱的Q 支强度随着电场强度的增大而逐渐增大，但P支与R 支强度则随着电场强度的增大相应地减小，因此可以利用摆动光谱的Q 支相对强度(即Q 支光谱强度与P,Q,R 支光谱总强度的比值)来表示电场强度的大小。同时，计算了电场强度大小与分子取向度的关系，发现分子取向度随电场强度的增大而逐渐增大。通过进一步计算，给出了分子取向度与其摆动光谱的Q 支相对强度的关系，并提出采用摆动光谱的Q 支相对强度实现分子取向度测量的新方法。

基线校正是傅里叶变换成像光谱仪光谱反演的重要环节，因为干涉曲线切趾、相位校正等光谱反演预处理步骤均需要在基线校正完成后进行。提出了一种用于基线校正的自适应差分滤波方法。该方法使用迭代算法动态调整加权均值滤波窗口。仿真结果表明，该滤波方法对直流趋势项的滤除更为彻底。利用实验室仪器获取的紫外潜指纹残留物光谱数据进行分析，结果说明，在仪器工作光谱范围内，使用该方法进行基线校正后得到的光谱曲线与有效光谱曲线基本一致。该方法无需提前选择滤波窗口，具有自适应性。并且基于均值滤波算法的自适应差分滤波方法计算流程简单，迭代效率较高。

多光谱成像技术集数字成像和光谱测量技术于一体，是一种记录光学信息的新型无损分析技术。基于对国内外文化遗产领域多光谱成像技术研究现状的分析，使用自行搭建的多光谱成像系统对敦煌壁画颜料模拟试板和现代国画在300~1000 nm 范围内进行光谱图像采集，检验多光谱成像系统的适用性。结果显示多光谱图像能对外观相近的不同颜料做出快速区别，结合激光显微拉曼光谱技术，可进一步识别样品中颜料的种类；同时，多光谱图像还能够揭示具有紫外激发可见荧光特性的物质分布、画稿中的底稿信息、水渍痕迹等信息。实验表明多光谱成像技术可以有效获取彩色艺术品的多样化信息，在彩色艺术品研究领域具有良好的应用前景。

紫外下转换发光薄膜在很多光电器件中有重要应用，由于转换效率可以准确地表征发光薄膜的性能，所以研究发光薄膜在紫外激励下的转换效率十分关键。利用积分球收集激发和发射光子，结合发射光谱的光子能量分布，建立了转换效率的计算方法，克服了发光薄膜的各向异性以及波导效应干扰。基于该测试方法搭建的测试系统实现了对220~400 nm 紫外光激励下Lumogen 薄膜和Coronene 薄膜的转换效率测试。测试实验验证了该系统的可行性和可靠性，在研究紫外激励下发光薄膜发光效率上具有较大的应用价值。

炸药柱面内爆磁通量压缩实验技术具有加载压力高、加载过程温升低及样品体积大等特点，在材料高压物性、新材料高压合成及超强磁场下的凝聚态物理等多个领域都具有广阔的应用前景。叙述了超高速摄影技术在柱面内爆磁能量压缩实验中的研究应用，用超高速分幅摄影和扫描摄影技术首次拍摄到柱面内爆强磁场压缩过程具有高时空分辨的一维和二维图像，成功观察到柱面套筒内爆整个压缩和反弹过程以及压缩过程中的界面不稳定性现象，获得了该过程的压缩直径随时间连续变化曲线，由此计算出柱面套筒内爆强磁场压缩速度。该实验数据对于炸药柱面内爆磁通量压缩实验技术研究具有重要的指导意义。

人眼像差对视功能具有重要影响。目前相关研究结果多在单眼条件下获得，为解决双眼像差对双眼视功能的影响等问题，搭建了一套双眼高阶像差校正与视觉分析系统。该系统采用哈特曼波前传感器和37单元变形反射镜对双眼像差进行测量和控制，并通过对控制器增益的优化设计，实现了对双眼像差的稳定闭环控制。视标显示器采用有机发光二极管微型显示器，其视频输入信号直接由计算机产生，可方便地实现多种视功能测试。利用该系统进行了初步的立体视觉实验，展示了该系统在双眼视功能测试方面的巨大潜力。双眼高阶像差校正与视觉分析系统的建立为未来双眼视功能的深入研究提供了必要的技术和设备支持。