在近场条件下金纳米粒子能引起光场矢量局部变化，针对金纳米粒子的这一特性，提出了一种检测近场光偏振态的新方法。将半径为 50 nm的金纳米小球组成金纳米粒子阵列结构，利用该结构产生一定的光强分布图案，用于检测不同偏振态的光场矢量。利用数值模拟软件 FDTD对金纳米粒子阵列结构进行模拟仿真，结果表明，从仿真图案上可以直观地分辨出 5种不同偏振态的光场。

提出了一种基于二氨基荧光素类一氧化氮 (NO)探针 DAF-FM的新型高效 NO检测方法。通过纳米金颗粒的添加，显著增强了探针荧光强度，同时 NO检测的灵敏度得到了显著的提高。该新型荧光探针可重复使用 24次以上，弥补了 DAF-FM的单次使用缺陷，实现了一氧化氮的可持续重复检测。

运动模糊图像复原的关键点在于模糊角度和模糊长度的获取，针对运动模糊图像频谱图中十字亮线影响模糊角度检测精度的问题，提出了两种改进方法。在 Radon变换的基础上，通过对模糊图像频谱图进行非中心化和二次傅里叶变换细化条纹信息，来减小十字亮线对模糊角度检测精度的影响。对比实验表明，改进的两种方法能提高 1°～3°的模糊角度检测精度。

为了实现对回转锥形内表面的形貌精密测量，分析了干涉测量中误差产生的原因，明确了误差对测量结果造成的影响。通过在圆柱坐标系下建立数学模型，推导出偏移误差和角度误差的数学公式，并对误差公式进行分析。结果表明：圆锥反射镜的偏移量和顶角的加工误差都会造成光程差；当偏移量极小时，光程差与反射镜偏移量成线性关系；光程差对于角度误差非常敏感，为了保证测量精度，需要严格控制圆锥反射镜的顶角大小。

提出了一种基于多个太赫兹时域光谱系统 (THz-TDS)的物质识别方法。将来自不同 THz-TDS的光谱数据，通过小波变换去除基线及噪声等干扰信息，并用 3次样条插值将不同的采样频率映射到相同的频率上，从而得到标准化后的光谱数据。将此光谱作为支持向量机 (SVM)的特征向量，选择合适的核函数并用网格搜索法寻找最优 SVM参数，最终得到98.33%的识别准确率。该方法对于准确识别物质具有重要的参考价值。

飞秒光学频率梳是当今激光技术领域的重要研究方向。实验基于非线性放大环形镜 (NALM)锁模激光器实现了全保偏光纤结构的掺铒光学频率梳。在基于 NALM锁模的光纤激光器内部加入非互惠相移器，降低了锁模阈值，实现了超短脉冲激光器的自启动。经过脉冲放大和压缩，脉冲的峰值功率可达 61.3 kW。将此高功率超短脉冲注入 55 cm的保偏高非线性光纤 (PM-HNLF)中，激光器的输出光谱被拓展至一个倍频层 (1 030～2 200 nm)。辅以 f-2f自参考探测技术，成功探测到了信噪比高达 40 dB、线宽为 40 kHz的载波包络偏频信号 (f0)。此外，通过使用两套电路反馈系统，将 f0信号与激光器重复频率信号 (fr)的频率抖动量分别降低至 521.71 mHz和 240 μHz，实现了相位稳定的掺铒光学频率梳。

为了解决图片类信息加密易破解的问题，更好地对相关产品的版权加以保护，采用一种基于分块离散余弦变换 (DCT)的数字盲水印算法。图像经分块后先进行 DCT变换，从空域变换到频域，然后进行水印的嵌入和提取，最后与基于小波变换域的数字水印算法的实验进行对比。研究表明，该算法在峰值信噪比为 52.588 3 dB时，可以为图像提供良好的水印透明性，且对噪声、剪切等攻击有明显的抵抗效果，同时具有良好的鲁棒性。

连续变焦光学系统在执法取证、森林防火、海洋搜救、道路交通、无人机侦察等领域有着广泛且必不可少的实际应用。为提高变焦系统的性能指标，并使系统小型化，通过 Zemax光学设计软件反复优化计算，设计了焦距为 2.68～17.5 mm、视场为 4.7°～31°的变焦系统。整个系统由 4组 10片透镜组成，物镜的像方 F数为 2.15～3，MTF值在 250 lp/mm时均大于 0.25，畸变在 4.5%以内，光学总长小于 27 mm，总质量小于 0.77 g，具有结构紧凑、体积小、重量轻、分辨率高、成像质量好等优点，是一款微小型的连续变焦光学系统。

激光散斑衬比成像技术可以为中医理疗提供无创、高效的疗效评估手段，但目前该评估方法的稳定性有待提高。基于能产生稳定散斑衬比的近红外激光光源，对针灸疗效进行散斑成像实验并获得原始实验数据，分析对比 Roll算法与基于此算法加入时间抽样形成新的衬比处理 RT(Roll with time-sampling)算法的数据处理结果。从衬比随时间分布的规律可以看出， RT算法处理所得的衬比分布更加均匀，消除了部分噪声干扰，因此 RT算法能够提升激光散斑衬比分布的稳定性。

为获取具有微米量级变化的蓝宝石基片的面形分布，采用斜入射法拓展数字干涉仪测量范围。根据斜入射测量原理，推导了斜入射角、平面面形偏差与系统波像差之间的关系。通过 Zemax构建了斜入射测量仿真光路，研究了面形偏差及入射角度对检测结果的影响。通过仿真实验得出最佳斜入射角度等关键参数，并在斐索干涉仪上测量了直径为 100 mm的蓝宝石基片，测量结果的 PV为 5.182 μm，RMS为 1.251 μm。研究了斜入射角对分辨率、灵敏度因子、条纹对比度的影响。研究表明，斜入射角为 70°时，适宜测量矢高值 ≤5 μm的蓝宝石基片，引入误差小于 0.1 μm，测量范围是正入射测量范围的 1.46倍，且能获得适宜的条纹对比度。

基于原子力显微镜平台设计了可见 .近红外波段的散射型近场扫描光学显微镜 ,通过理论模型计算和实验测量，分析了散射探针振动的调制振幅和扫描反馈幅值对近场信号的影响。研究表明：与探针针尖尺寸相近的调制振幅有利于抑制背景散射噪声及优化近场信号的信噪比；当探针扫描反馈幅值与自由空间调制振幅之比大于 90%时，可基本消除探针扫描过程中非简谐振动对近场成像测量的影响。

围绕着八通道 Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜在神光 .Ⅲ主机上的应用，分析了瞄准误差对该显微镜成像性能和通道间一致性的影响。通过光线追迹，模拟了 X射线显微镜的空间分辨率、像点间隔和系统效率随视场和物像距的变化。从中心视场到 ±200 μm视场，空间分辨率下降约 2.9 μm；从中心视场到 ±150 μm视场，系统效率降低了约 60%；物距变化量在 ±200 μm范围时，像点间隔变化值约为 0.67 mm，显微镜系统效率变化约为 7%；像距变化量在 ±20 mm范围时，像点间隔变化值约为 0.70 mm。结果表明，视场中心瞄准误差严重影响空间分辨率和效率，但对各通道间的像间隔影响较小。物距和像距误差对像间隔影响较大，但对空间分辨率和系统效率影响较小。

为配合临床实现人工晶体屈光度数计算，以及为日常眼病预防提供依据，眼生物参数测量特别是眼轴长度测量逐渐被人们所重视。以眼轴长度为目标，论述了现有的眼轴长度测量方法，包括超声测量方法和光学测量方法。重点概述了光学部分相干原理，低相干原理和光学相干层析 (OCT)技术在眼轴长度测量方面的研究进展，分别介绍了各方法及典型仪器的测量原理、测量精度及范围，论述了眼轴长度测量的发展方向。光学测量方法以其无损伤、快速、高精度等优点逐渐替代了超声测量方法，但对于晶体混浊眼还需依靠超声测量方法。

超材料是一种人工复合材料，一般是由金属和电介质周期性排列的单元结构所构成，它具有天然材料不具备的某些特殊电磁性质。超材料的电磁响应不仅由它的构成材料决定，也与其谐振单元的微结构和排列方式有关。基于超材料设计的完美吸波器通过合理改变谐振单元的微结构参数和排列方式可以实现对特定波长的电磁波接近 100%的吸收。超材料完美吸波器 (PMA)具备设计灵活、响应可调、厚度小、吸波强等优点，通过设计合理的结构可以实现超宽带宽和极窄带宽，可以广泛应用于隐身材料、频率选择表面、太赫兹成像、智能通信、光电检测等领域。本文结合国内外研究现状，综述了 PMA的研究近况与发展前景，以期获得对 PMA更全面的理解。最后对 PMA的发展趋势和应用前景进行了深入探讨，多功能、结构简单的新型 PMA是未来的发展趋势。

声致发光现象是指当液体受到强大声波作用时，液体中会产生一种 “声空化 ”现象。即在液体中产生气泡，气泡瞬间缩小到一个非常小的体积，在此过程中会发出瞬间闪光并伴随释放大量的热量。声致发光作为声学和光学的交叉学科引起了很多人的兴趣。本文对声致发光这种奇特的现象进行系统评述，讨论声致发光的几种机理，介绍单泡声致发光和多泡声致发光的研究进展以及各领域最新研究成果，并对声致发光未来的发展及应用前景作出展望。