基于氧气A 吸收带的被动测距技术已成为单站被动测距领域最具活力的研究课题之一，但是由于氧气吸收饱和区的存在，限制了被动测距的最大可达范围。采用具有1 cm– 1 分辨率的Modtran 软件进行了分光谱透射率计算，通过数据建模获得了基于目标天顶角和平均氧气吸收率的被动测距公式。该公式避免了氧气吸收率曲线的饱和区，使得氧吸收法的有效距离估计范围可延伸到50 km。此外，该公式还有对吸收率测量误差不敏感的特性，例如，在零海拔处传感器最小可检测的吸收率Aˉ= 10-2 的偏差，所能产生的距离偏差不超过50 m。该结论有望突破绝大多数氧吸收法被动测距实验局限于较近距离的现状，促进其实际应用。

为了实现闭环控制自适应光学(AO)系统中的变形镜对倾斜及平移像差的约束,分析了基于限定向量算法对系统动态特性及校正残差的影响，数值仿真结果表明，限定向量算法无法实现约束量的完全抑制，并且严重影响系统的校正效果。提出了基于投影抑制的算法，通过分离像差及在控制电压上实现对变形镜的抑制，采用2种算法利用单变形镜对含有倾斜的像差进行校正的仿真结果表明，采用限定向量算法，变形镜产生了使远场偏移9.3 pixel的整体倾斜时，基于向量投影抑制算法只产生小于0.02 pixel的偏移，并且对前36阶各单阶泽尼克模式的像差校正后具有更高的斯特列尔比。结果表明，基于投影抑制的算法具有更好的约束能力、更低的条件数及具有更优的校正效果。

为了定量评价和合理设计偏振滤波抑制大气背景光的金属光栅(WG)偏振片，提出了WG 偏振片效能表征模型。该方法利用严格耦合波(RCW)理论计算了WG 偏振片的TM 和TE 偏振透射率，并结合偏振滤波抑制大气背景光的效能计算模型，提出了在给定光栅材料与结构参数条件下面向大气背景光抑制的WG 偏振片效能表征方法。借助该方法，计算分析了一维矩形WG 偏振片的大气背景光抑制效能，结果表明：WG 偏振片采用金(Au)、铜(Cu)材料抑制大气背景光的效能优于银(Ag)、铝(Al)和铬(Cr)金属；随着线栅高度的增加，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高，较优的线栅高度取200 nm 以上；较优的线栅周期范围为200~300 nm；随着线栅占空比增大，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高。结合目前偏振片制备工艺，设计了面向大气背景光抑制的一维矩形WG 偏振片，其中光栅材料为Cu金属、基底材料为二氧化硅(SiO₂)、占空比为0.5、周期为250 nm、高度为200 nm。

在卡里普索(CALYPSO)结构预测方法的基础上，运用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP，在6 - 311G +(d) 基组水平上，对Al_nCl(n=2~14)团簇进行了几何构型优化与电子性质计算。同时，讨论了Al_nCl(n=2~14)团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、解离能等性质随着团簇尺寸的演化规律以及红外、拉曼光谱的性质。研究结果表明Al_nCl(n=2~14)团簇基态结构由平面结构向三维立体结构演化，形成Cl原子戴帽的Al_n-1Cl团簇基态结构，Al₇Cl是团簇的幻数结构，Al_nCl(n=2~14)团簇的红外振动峰在高频段上只有一个较强的振动峰，而拉曼活性谱图显示，拉曼强振动峰个数较多，并且在中低频段内活性较高。properties for Al_nCl(n=2~14) Clusters

考虑腔场初始处于弱相干场的情况, 采用三体纠缠的张量计算法来度量三原子间的纠缠, 研究了基于光纤连接的耦合腔量子电动力学系统中原子间三体纠缠动力学。通过数值计算讨论了腔-光纤耦合强度变化, 以及弱相干场强度变化对原子间三体纠缠特性的影响。研究结果表明：随腔模和光纤模间耦合系数增大,原子间三体纠缠减弱。另一方面, 随弱相干场强度增大, 原子间的三体纠缠增强。

受视场角限制，由单点探测器构成的外差系统不能充分接收信号光功率。若用阵列探测器代替单点探测器进行探测，可以增大接收视场，从而增强接收的信号光功率。在考虑到热噪声、光电流饱和效应的前提下，对这种阵列探测系统的信噪比进行了分析。结果显示，相对于单点探测系统，阵列系统能较大幅度地提高信噪比。分析结果指出，由于叠加的热噪声存在，当阵列中单元数增加到一定数量后，信噪比不能得到进一步提高。还对非等相位叠加因素对系统性能的影响进行了分析。由于系统输出信号是各探测单元输出信号的叠加，实际应用中不可能实现完全的等相位叠加，通过数值计算，分析了该因素的影响，并指出它可以在硬件设计过程中得到有效控制。

研究了材料参数对In_0.53Ga_0.47As光电探测器量子效率的影响。分析发现量子效率的变化主要取决于入射光的方向，P 区与N 区载流子浓度以及各区的表面复合速度和厚度。当光从P 区入射时，P 区载流子的表面复合速度、载流子浓度以及厚度对量子效率均产生极大的影响。N 区材料参数对量子效率也有轻微的影响。在高载流子浓度范围内(n> 10cm¹⁷ cm^-3 )，表面复合速度和厚度是主要影响因素。当光从N 区入射时，载流子浓度n<10cm¹⁷ cm^-3 时，N 区表面复合速度为影响量子效率的主要因素；而当载流子浓度n>10cm¹⁶ cm^-3 时，对量子效率产生影响的主要因素为材料厚度。

三维X 射线衍射层析术(3DXRD)是一种快速的、无损的结构表征技术，用于研究毫米尺度的多晶样品中晶粒(亚晶粒)的空间分布。基于上海光源成像线站BL13W1建立三维了X 射线衍射层析术实验方法，并对图像重构中的若干影响因素进行了研究。通过椒盐噪声消除、对比度增强，有效提高了寻峰精度；利用德拜-谢勒环粗校与优值方程循环迭代细校相结合的方法，实现了衍射数据的精确校准，进一步采用并行运算，校准效率提高了4.5 倍。实验结果表明，该方法可同时实现近场和远场衍射信息探测，从而获取样品中晶粒的尺寸、质心位置、晶体学取向等信息，并能够给出晶粒形变程度的定量信息。

为满足生物医学领域对传感器灵敏度和特异性的要求，利用金纳米棒对纳米光纤消逝场强的消光作用，提出基于金纳米棒标记放大的锥形光纤生化传感器。通过理论计算金纳米棒对光纤传输特性的影响，设计实验证明纳米光纤具有对单个金纳米棒的响应能力。采用双抗夹心法对PBS 溶液中的羊IgG 检测，检测下限可达0.02 ng/mL，证实此种传感器具有极高的灵敏度和特异性。提出的纳米光纤生化传感器结构简单、响应迅速、成本低廉，在医学临床诊断、食品安全检测、环境监测领域具有重要的实用价值。

基于数值模拟方法研究了弯曲效应对ZBLAN 光纤中红外超连续光谱产生的影响。利用有限元方法分析了宏观弯曲效应对不同数值孔径ZBLAN 光纤的限制损耗、色散和非线性特性的影响，计算出ZBLAN 光纤的弯曲截止波长，基于广义非线性薛定谔方程模拟了ZBLAN 光纤中红外超连续谱产生的演化过程。研究发现，在未发生弯曲的情况下，非线性系数在中红外波段迅速下降会限制低数值孔径ZBLAN 光纤中的光谱展宽；在发生弯曲时，当孤子中心频率接近弯曲损耗边界时，孤子自频移效应被抑制，光谱展宽停止。

提出了一种锥形三包层石英特种光纤(TTCQSF)的折射率与温度传感器。它是通过对2根单模光纤(SMF)之间熔接的三包层石英特种光纤(TCQSF)熔融拉锥得到的SMF-TTCQSF-SMF 级联结构，形成了光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。由于TTCQSF纤芯模和包层模之间的光程差会随着外界环境的变化而改变，从而引起传感器干涉谱的变化，因此可以通过检测传感光谱的变化实现对外界物理量的测量。分别对该传感器进行折射率和温度传感实验，实验结果表明，当溶液折射率在1.3350~1.3466范围、温度在25.7 ℃~94.9 ℃范围内时，随着折射率和温度的增加，传感器的传输光谱分别出现红移和蓝移现象，其折射率灵敏度和温度灵敏度分别为1673.94 nm/RIU 和-0.061 nm/℃，且均具有很好的线性度,其中RIU为单位折射率。该传感器制作简单、灵敏度高，在生物化学、工业生产的折射率和温度测量场合具有较好的应用前景。

硫系玻璃材料具有极高的线性和非线性光学性能，在此基础上制备的悬吊芯结构的硫系光纤较之石英玻璃光纤或普通结构硫系玻璃光纤具备非线性更高、零色散点可调和红外透过光谱宽等特性，因此在红外波段的光谱展宽及化学生物传感等方面均具有非常重要的应用潜能。根据硫系玻璃悬吊芯光纤及超连续(SC)谱的研究发展，提出一种通过挤压高纯块状硫系玻璃制备理想结构的四孔硫系玻璃悬吊芯光纤的方法。该新型机械挤压法保证了玻璃性能稳定和光纤结构可调的特性。获得了低损耗(波长为3.8 μm 处的损耗仅为0.17 dB/m)的硫系悬吊芯光纤，此外分别测试了玻璃和光纤的相关光学性能。进一步讨论了As₂S₃玻璃样品的可见及红外透过性能及光纤的传输损耗谱、传输模式，利用中红外光参量放大激光光源(OPA) 抽运光纤，获得了SC 谱的产生，其展宽光谱在红外区域最宽可达3000 nm(1500~4500 nm)，理论展宽可达6000 nm。

为满足低频振动信号精确测量的实际需要，设计了一种基于L 形刚性梁与弹性膜片结构的光纤布拉格光栅加速度传感器。进行了结构理论分析，并通过Matlab 仿真讨论了各结构参量对传感器灵敏度和谐振频率的影响，进行了参量优化设计。根据理论分析结果制作了加速度传感器并对其加速度灵敏度的幅频特性、线性响应和抗横向干扰特性进行了测试。实验结果表明，L形刚性梁的传动结构有效增强了结构稳定性，消除了传统悬臂梁结构带来的光纤光栅啁啾或反射谱多峰现象。加速度传感器在20~70 Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应，加速度灵敏度可达220 pm/g，线性响应的相关度为99.98%；金属膜片使得该传感器具有较强的抗横向干扰能力，在工作频段内横向串扰为-32.73 dB。

光栅定位是大规模超弱光纤光栅阵列制备及铺设质量检测的关键技术之一。针对传统光时域反射仪定位超弱光栅时存在的问题，提出了一种超弱光栅阵列的相位-强度二维定位方法。该方法采用光栅时域反射技术查询阵列中的单体光栅，通过调节选择脉冲和入射脉冲之间的相位差，捕捉反射信号的光强峰值，实现对目标光栅的准确定位。构建了超弱光栅阵列的定位系统，对1009个平均反射率-34 dB、间隔2.5 m 的超弱光栅阵列进行了定位实验，定位误差小于10 cm。

提出并展示了产生单个可调局域空心光束的一种新型元件。该元件由光罩与平凸透镜组成，结构简单，易于生产。该元件可调制平行光产生参数固定的局域空心光束，通过更换光罩可在较大范围内实现局域空心光束的尺寸调谐。从应用光学角度分析了新型元件的成像原理，推出了产生局域空心光束的参数公式。依据衍射积分理论推导出了元件后方的光场分布公式并用Matlab 进行数值模拟，使用He-Ne 激光作为光源，实验拍摄了局域空心光束的截面光强分布，实验结果与仿真模拟基本吻合。

在光学理论基础上，对反射型双光栅检测系统进行了研究。建立了以反射叠栅信号及其相应位移为对象的数学模型，并利用Matlab 软件对反射叠栅信号其位移特性进行数值计算及分析仿真，经仿真研究发现，反射0 次叠栅信号输出光波强度最强、呈现出稳定的规律性。据此，设计实现一种基于反射叠栅信号的超精密定位系统，以反射0次叠栅信号作为定位台的控制信号，在微型计算机闭环作用下，实现微定位工作台高精度位移偏差实时检测以及超高精度自动定位。对于反射定位系统存在的非线性、迟滞性等特点，提出基于模糊径向基函数(RBF)神经网络的智能比例积分微分(PID)控制技术，在二者共同作用下在线实时调整PID 控制参数，实现PID 控制的智能化，提高智能控制的自适应能力。结果表明，采用反射叠栅信号的智能PID 控制系统抗干扰性强、定位效率高，可实现± 10 nm 的定位精度。

基于矢量像差理论，提出了以Zernike 多项式为表征函数的自由曲面光学系统像差分析方法，推导了在未消像散和彗差的光学系统中引入自由曲面后系统像差解析表达式，利用光学设计软件对远离光阑位置的自由曲面所导致的像差节点分布特性进行了仿真验证。仿真结果与理论推导一致，证明该方法可以用来解析自由曲面光学系统像差。最后，应用该方法设计了含有自由曲面的大视场离轴三反光学系统。系统焦距850 mm，F 数6.5，系统在成像视场20°×2°范围内的畸变小于0.25％，成像质量满足使用要求。

高数值孔径(NA)、大视场极紫外光刻物镜光学系统是实现22 nm及以下技术节点产业化光刻系统的关键部件。通过对光刻物镜系统结构的分析，利用可视化对其初始结构进行分组构造。并在此基础上采用一种渐近式NA 方法获得了弦长为26 mm，宽2 mm的弧形视场内复合波像差优于均方根(RMS)为λ/50的物镜系统。借助Q型多项式，使物镜光学元件非球面度低于45 μm，最大口径小于400 mm，全视场波像差优于0.027 λ RMS，畸变优于1.5 nm。

为了对显微光学系统实现景深延拓和超分辨，设计了一种基于泽尼克多项式的位相型光瞳滤波器，并分析了其对光学系统在焦点附近光强分布的改善。结果表明，与传统显微光学系统相比，加入泽尼克位相型光瞳滤波器后，系统景深延拓了4.15倍，分辨率提升了1.3倍。同时，与其他两种形式的光瞳滤波器进行了比较，进一步说明了泽尼克位相型光瞳滤波器的优势。设计的泽尼克位相型光瞳滤波器在疵病的显微检测中具有一定的实际意义和应用价值。

极紫外(EUV)光刻物镜设计不仅要在系统优化阶段尽可能减小残余像差，还必须选择像质补偿器合理分配各项公差，从而在保证系统可制造性的前提下实现预期性能。针对一套数值孔径0.33 的极紫外光刻物镜，进行了补偿器的优选和定位精度分析。根据结构参量对系统波像差的灵敏度并结合各结构参量之间的相关性选择了6个像质补偿器，并分析了非补偿器结构参量的公差。在此基础上，提出了基于蒙特卡罗法的补偿器定位精度分析方法。利用蒙特卡罗法模拟实际装调过程，通过分析补偿器定位精度对像质的影响，确定满足统计像质要求的补偿器定位精度。结果显示，当物镜系统最严间隔公差、偏心公差、倾斜公差分别在± 2 μm、± 3 μm、± 5 μrad 范围内，间隔和偏心补偿器的定位精度为± 0.1 μm 时，系统波像差均方根(RMS)值在97.7 %的置信概率下小于1 nm。

影响高精度光学元件重要的因素之一是支撑结构。主要研究了在三点支撑下，自重变形量与口径和厚度的关系。采用数值分析、有限元法(FEM)模型与实验验证相结合的方法完成对三点支撑下自重变形量的研究。采用薄板理论推导了在三点支撑下，重力变形与口径、厚度的关系；采用有限元法分析了一系列不同厚度、不同口径的平面镜自重变形大小；利用实验验证了模型的正确性。在薄板理论模型基础上，完善了自重变形与不同材料、口径、厚度、形状的变形函数，为快速计算出三点支撑下的自重变形提供理论依据。

提出采用摆臂式轮廓检测的方法，实现超大口径SiC反射镜面形的高精度轮廓检测。阐述了采用摆臂轮廓仪检测超大口径反射镜的基本原理和具体实施流程；介绍了基于扫描线交点高度一致性的特点进行面形重构的算法，以及针对离焦量测量不准的问题，采用激光跟踪仪对面形离焦量进行辅助测量的手段，建立了综合优化的检测模型；结合实例对口径为2040 mm 的同轴抛物面SiC反射镜进行了摆臂轮廓检测，检测精度均方根(RMS)为0.46 μm，与干涉仪检测结果对比偏差0.03 μm。该技术与加工机床集成实现了反射镜的在位检测，以非球面的最接近球面为测量基准，提供了一种精确、高效地测量超大口径光学非球面面形的方法，满足了大口径SiC反射镜在研磨阶段的高精度轮廓检测需求。

针对视觉相对位姿测量问题，提出了一种视觉与倾角传感器组合的相对位姿测量方法，通过在相机和被测物上各放置一个倾角传感器，利用固定倾角传感器所提供的角度信息提供额外的约束来求解n 点透视定位(PnP)问题。介绍了组合相对位姿测量方法的原理，通过仿真实验验证了该方法的正确性，并与现存的PnP问题求解方法比较，表明提出的方法具有较高精度，并且对噪声具有较强的稳健性，实验结果表明提出的方法对空间15个特征点在x 方向和y 方向的平均反投影误差均小于0.1 pixel，能够满足高精度位姿测量需求。

通过理论模拟和计算对基于氟钇钠(NaYF₄)∶镱(Yb³⁺), 铒(Er³⁺)纳米晶的聚合物光波导放大器在1.55 mm 处的增益特性进行了研究。分析中采用的波导芯层为NaYF₄∶18％Yb³⁺,10％Er³⁺纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物，包层为P(MMAGMA)聚合物。通过测试和分析纳米晶材料的吸收光谱和荧光光谱，利用Judd-Ofelt理论计算出了相应的Judd-Ofelt参数：Ω₂=6.302×10^-20 cm², Ω₄=0.69×10^-20 cm², Ω₆=7.572×10^-20 cm²。通过求解原子速率方程与光功率传输方程模拟分析了波导放大器在1.55 μm 波长的增益特性，得到的增益曲线具有饱和效应，当Er³⁺离子浓度为7.5×10²⁵ m^-3时获得的最大增益为9.7 dB。以SiO₂作为下包层，NaYF₄∶Yb³⁺, Er³⁺纳米晶掺杂的SU-8 2005聚合物作为芯层，P(MMA-GMA)聚合物作为上包层，制备了聚合物光波导放大器，当波长为980 nm 的抽运光功率为170 mW、信号光功率为0.1 mW 时，器件获得的最大相对增益为3.42 dB/cm。

采用双温度模型，对飞秒单脉冲激光照射下金膜的烧蚀过程进行了研究，通过界面能量平衡方程成核动力学方程和气体动力学定律对烧蚀过程中的固-液以及气-液界面进行了追踪。对考虑非傅里叶效应的双重双曲线两步(DHTS)模型和抛物线两步(PTS)模型的模拟结果进行了对比研究，并分析了激光和金属薄膜参数对烧蚀过程的影响。结果表明：对于飞秒激光烧蚀过程，DHTS模型的模拟结果比PTS模型的模拟结果更接近于实验数据,相同条件下DHTS模型得到的熔化以及烧蚀深度会明显高于PTS模型得到的结果；激光能量密度越大，激光脉冲宽度越小激光烧蚀的深度越深，而薄膜越厚烧蚀越弱。

为了检测视频序列中的遮挡边界，提出一种新颖的基于无监督在线学习的遮挡边界检测方法。该方法提取视频序列中待测帧的遮挡相关特征并计算其对应的时间长度，利用对冲算法思想并结合时间长度及不同遮挡特征求得待测帧中像素点的遮挡相关信息，利用各特征的遮挡相关信息进行投票，完成当前帧图像的遮挡边界检测。利用Online Boosting 思想以当前帧的检测结果来估计下一帧的特征投票权重，实现后续帧图像的遮挡边界检测。该方法通过在线学习思想改变不同特征的权重完成遮挡边界检测功能，无需预先获取视频序列的先验知识。实验结果表明，同已有方法相比，该方法具有较高的准确性和较好的通用性。

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，建立了纯InI超胞模型以及两种不同Pb 掺杂量的In_1-xPb_xI(x=0.125,0.25)超胞模型，结构优化后，计算了掺杂前后体系的能带结构、态密度和吸收光谱。几何结构的计算结果表明，随着Pb掺杂量的增加，掺杂体系晶格常数改变，体积减小，能量降低，结构更加稳定。电子结构的计算结果表明，掺杂后费米能级进入导带，掺杂体系均为高掺杂。同时，掺杂体系的最小光学带隙增大，电子有效质量减小，电导率增大。光学性质的计算结果表明，掺杂后吸收光谱蓝移，证明了Pb 掺杂使InI 最小光学带隙增大。所得结果为掺杂改善InI材料光电特性的实验研究提供理论指导。

采用高温熔融法，在还原气氛(CO)下制备了Ce³⁺掺杂的Gd₂O₃基氟氧闪烁玻璃，系统地研究了BaF₂对闪烁玻璃密度，光学性能以及闪烁性能的影响。比较了闪烁玻璃与BGO 晶体在紫外激发以及X 射线激发下的荧光强度。结果表明：BaF₂能增加玻璃的密度，且BaF₂含量越高，玻璃密度越大；BaF₂能增强Ce³⁺的紫外以及X 射线激发发光，BaF₂的最佳摩尔分数为15%；BaF₂含量相同时，由于电荷迁移猝灭以及Gd³⁺的浓度猝灭，随着Gd₂O₃含量增加，Ce³⁺的紫外激发以及X 射线激发发光强度逐渐降低，X 射线激发的光谱积分强度从相当于BGO 的143%下降到BGO 的19%，荧光寿命从46.5 ns降低到30.5 ns。该玻璃的光致发光强度明显强于BGO 晶体，但是闪烁发光却弱于BGO 晶体。

对比分析了单、双光束偏振倍频技术在确定各向同性纳米金膜二阶非线性效应方面的优劣势。研究结果表明基于射频磁溅射方法制备的100 nm 金膜样品具有面内各向同性特征。在单光束手性实验装置中，当采用p 线偏振起始光并探测(p±s)偏振倍频光时，纳米金膜的实验拟合展开系数不唯一，改以s 或(p+s)偏振为起始光时，相应实验展开系数唯一；而对于双光束技术相关展开系数的唯一性则不受起始光偏振条件的限制。单光束技术仅能测定纳米金表面结构对称性破缺产生的有效表面电偶极贡献，双光束技术则能实现其内部多极贡献(磁偶极和电四极效应)的完全分离；由两实验装置确定的非零独立二阶非线性极化率张量元在数值和位相上接近，当仅考虑纳米金的表面电偶极效应时，双光束技术测得的张量元可实现其质量自检验。在表征纳米金膜的非线性效应方面，双光束技术更具优势，且这一结论适用于具有高对称结构的薄膜/块体材料。

针对在808 nm 波段的光参量放大系统(OPA)，详细分析了氘化磷酸二氢钾(DKDP)晶体非共线相位匹配的非线性过程。通过数值计算，给出了不同氘化率的DKDP 晶体参量匹配特性以及匹配参数；在此基础上，利用OPA 耦合波方程组分析了基于氘化率为95%的DKDP晶体的光参量啁啾脉冲放大器(OPCPA)的输出特性。结果显示，对大于30 fs 压缩脉宽的超短脉冲激光系统，氘化率为90%以上的DKDP 晶体具有足够的增益带宽与能量提取效率，但接收角较小，增加了工程调节难度。

设计了微光学标签的接收系统，提出采用大孔径长焦距的环型孔径超薄透镜作为系统接收端手机镜头的思路，用Zemax软件设计得到了4次折返环型孔径透镜。透镜前后表面为多个环型非球面反射镜，外直径为28 mm，有效焦距为36 mm，镜头厚度为7.6 mm，在有限的厚度和重量内得到较大的有效焦距和孔径，实现超薄特性。有效增加了系统的接收距离，实现了手机对微光学标签的远距离接收。采用基于OpenCV 计算机视觉库的VC 6.0平台开发了图像畸变校正的程序，对不同接收距离情况下有一定径向畸变的模拟接收图像分别进行修正并准确解码获取所需信息。

为了实现微型数字光处理(DLP)投影仪的超短投影距离的目的，先根据成像关系计算构建了非球面光学曲面的面型，再对投影镜头整体优化，设计了一个含有两片奇次多项式非球面的广角投影物镜。镜头的物方F=2，焦距4 mm，像方视场角128°，像方0.4 lp/mm（截止频率）处调制传递函数(MTF)大于0.6，最大畸变的绝对值0.9%，镜头总长100 mm，最大口径Φ=80 mm。设计结果表明，该设计方法可以使大角度、超短投影距离的投影镜头摆脱常用折反射式结构，全透射式的光学结构可以真正实现发光二极管光源照明DLP投影仪的微型化、投影距离超短化。

提出了1 种通用的三维电光器件仿真方法。该方法将有限元电场分析和电光效应耦合波理论相结合，通过求解电光器件的琼斯矩阵，计算了任意光传播方向和任意电场分布下的电光调制特性。以横向调制的Bi₄Ge₃O₁₂(BGO)晶体光学电压传感器(OVS)为例，对该方法进行了详细说明。讨论了Bi₄Ge₃O₁₂晶体内的非均匀电场及光路偏移对测量精度的影响，给出了在不同的精度等级条件下的最大允许光路偏移。该方法为光学电压传感器和其他电光器件的设计和性能评估提供了参考依据。

利用光束标量衍射理论，数值模拟了加速四艾里光束(AQABs)在不同位置的光强分布。在此基础上，通过研究AQABs的坡印亭矢量，给出了AQABs的电磁场能量流动方式，从而理论上给出了AQABs的产生过程并揭示了这种光束的加速机理。进一步研究了AQABs 的角动量特性，结果表明，这种光束并非是4 个经典艾里光束的简单叠加，它是4个有着完全不一样光学特性的艾里光束部分的有机整体。研究结果揭示了这种奇异AQABs的内在光学本性和传输特性。

利用多针孔孔径随机散射屏详细分析了夫琅禾费衍射区的散斑场中的相位和相位涡旋的统计特性，发现散斑相位涡旋的分布具有区域相似性和团簇现象，其中有2 个、4 个和6 个正负相位涡旋形成的独立单元。这些新现象与普通单一孔径形成的散斑相位涡旋的分布完全不同。改变随机散射屏前孔径上小针孔的数量和间距，散斑颗粒和相位涡旋的密度随着改变。

量子密钥分配过程中制备诱骗态信号易引入一些边信息(频率、脉冲宽度等)，窃听者可利用这些信息来分辨信号态和诱骗态。因此，提出了基于参量下转换光源和被动诱骗态方案的测量设备无关量子密钥分配协议，分析了其密钥生成率、单光子计数率以及单光子误码率与安全传输距离的关系。仿真结果表明，基于参量下转换光源的被动测量设备无关量子密钥分配协议的密钥安全传输距离达到285 km，远高于基于改造后可输出两路相关信号的弱相干光源的被动测量设备无关量子密钥分配协议，十分接近基于主动诱骗态的测量设备无关量子密钥分配协议，且克服了主动诱骗态方案可能引入边信息的缺点。

为解决FY-3C/MERSI反射波段非线性响应导致传统两点定标不适用问题，提出了在轨宽动态综合辐射定标方法。融合多种不依赖于地面同步测量的替代方案，利用各方案定标样本的多等级反射率特性，实现遥感器宽动态范围的辐射定标。每种方案的定标样本采用分段平均方法进行等权重融合，最终定标系数基于融合后样本通过加权拟合回归获得。非线性特征采用发射前室外定标实验分析的二次项系数进行修正，在轨计算定标斜率和截距。分析和验证结果表明：各替代方案样本分布具有很好一致性，融合样本相关性可达0.99；综合定标结果在反射率大于10%的中高端目标回归残差小于1%，高端定标结果与基于深对流云目标的交叉定标(DCC)检验样本的相对差异小于1.5%，敦煌同步观测实验检验结果表明中端精度优于3%；由于MERSI对低亮度辐射响应能力显著降低，发射前室外定标实验获得的非线性系数不能适用，定标结果在低目标反射率出现高估现象。该成果可应用于所有FY-3C/MERSI反射通道，明显降低两点法定标的不确定性以及非线性的影响。

报道了一个条带模式合成孔径激光雷达(SAL)实验室高分辨率成像结果。以0.5 mm×0.5 mm 的等效收发口径，在一个12.9 m 距离上，实现了高分辨率SAL 成像，获得了照片级的高质量图像。图像的方位合成孔径分辨率超过真实口径衍射极限分辨率的100 倍。详细给出了合作目标和漫反射目标的距离压缩像、方位聚焦像和相位梯度自聚焦(PGA)处理像。实验数据展现了清晰的SAL 图像形成过程，显示出了各处理步骤的典型聚焦效果。实验结果演示了PGA 在SAL图像处理中的稳健聚焦能力，多次迭代能较大幅度地提高成像质量。

基于瑞利近似推导了平面波入射下非均匀带电球形粒子的散射场及其散射截面，并通过数值仿真讨论了电荷非均匀分布对沙粒微分散射截面、散射效率的影响。数值结果表明：当沙粒表面电荷非均匀分布时，其微分散射截面呈明显空间分布，而电荷均匀分布时近似为各向同性散射；另外给定面电荷密度且电荷非均匀分布时带电沙粒散射效率远小于电荷均匀分布时的对应值，但在某些电荷分布角时恰好相反，随着沙粒带电量的增加其散射效率显著增加。由此说明在利用微波进行沙尘暴遥感或监测中需要同时考虑沙粒表面电荷分布规律及其携带电荷量的影响。

针对稻种发芽率传统检测方法周期长，近红外光谱检测技术等无损检测方法受稻种自然颜色及含水量影响大的问题，通过连续偏振光谱结合嵌入型灰色神经网络(IGNN)的方法建立稻种发芽率预测模型。对检测连续偏振光谱运用经典模式分解(EMD)和小波包变换进行去噪处理，根据去噪效果选择EMD 去噪。利用主成分分析(PCA)提取去噪后的连续偏振光谱特征，结合偏最小二乘法回归(PLSR)、反向传播神经网络(BPNN)、径向基神经网络(RBFNN)和IGNN 分别构建稻种发芽率预测模型，建模结果显示10 min 检测时间点IGNN 预测模型精度最高，预测集相关系数R_P=0.985，预测集均方根误差(RMSEP)为0.771。研究结果表明基于连续偏振光谱技术结合嵌入型灰色神经网络的方法实现稻种发芽率快速无损检测是可行的且精度较高。

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪是一种宽视场、高分辨率的成像光谱仪。光谱弯曲和条纹的存在干扰光谱仪的成像质量，影响光谱数据的反演精度，需要在轨对光谱图像进行校正。为此，在地面对仪器的全视场光谱图像校正算法进行研究。通过图像合并方法获得仪器全视场光谱图像，并对光谱图像的光谱弯曲和条纹进行详细的分析，结合仪器的特点提出相应的光谱弯曲校正算法和均匀性校正算法。光谱图像校正结果表明，光谱图像的光谱弯曲、横条纹和斜条纹得到了较好的校正，验证了光谱校正算法的可行性，为仪器在轨光谱图像校正提供了依据。

为了探究氧化层对金属薄膜表面等离子体共振(SPR)特性的调制作用，实验采用直流磁控溅射技术，通过控制沉积功率和沉积时间制备不同厚度的金属铝基薄膜，而后调控退火时间和温度得到相应的铝/氧化铝(Al/Al₂O₃)复合薄膜。采用X 射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见-近红外分光光度计及拉曼光谱仪分别表征样品的结构、表面形貌及SPR 特性。XRD 测试结果表明，随着金属铝基薄膜厚度的增加，Al/Al₂O₃ 复合薄膜由非晶态转变为较低表面能方向择优生长，薄膜结晶质量提高。其吸收光谱在220 nm 附近处出现由双层复合薄膜SPR 吸收峰，830 nm 附近的峰对应金属铝膜的本征吸收峰。以罗丹明B 为例的拉曼光谱测试结果表明，拉曼散射强度随着铝薄膜厚度增加表现为先增强后减弱的趋势，当铝膜厚度为14.5 nm 时，表面增强拉曼散射(SERS)效果最显著。实验结果表明，氧化铝膜层对不同厚度的金属铝基薄膜的SPR 特性有很好的调制作用，氧化铝化学性质稳定，对样品起到很好的保护作用。

利用三维电磁仿真软件CST 模拟设计了一款小型电聚焦条纹管，在模拟中采用了正交实验法来确定条纹管各电极间距离及各电极电压。同时，根据条纹管像差定义对其像质进行了全面的理论分析和评价。优化设计的条纹管阴极有效工作面积直径大于28 mm，物理时间分辨率优于30 ps，边缘静态空间分辨率大于20 lp/mm，条纹管放大倍率为1.07，总管长仅为100 mm，管外围直径为50 mm。满足航天、空间探测以及海洋执法等应用领域非扫描式激光雷达技术对大探测面积、超小型条纹变像管的应用需求。