利用不含慢变包络近似和旋波近似的全波Maxwell-Bloch方程组的数值解，研究了周期量级超短激光脉冲在Ladder型三能级原子介质中的传播行为并与在相应的稀疏介质中的情况进行了比较.我们发现，在传播过程中，超短脉冲在稠密介质中的时间演化规律与在稀疏介质中明显不同，而且这种差别将随初始脉冲面积的增大而加大.当初始脉冲面积较小时，在传播过程中，脉冲形状在稀疏介质中只有小的改变而在稠密介质中却有显著的变化.当初始脉冲面积足够大时，在稠密介质中在不同的传播距离处脉冲分裂为不同数量和形状的亚脉冲；在稀疏介质中脉冲形状在传播过程中仍然只有小的改变。产生以上差别的原因在于稠密原子介质中近偶极-偶极(NDD)相互作用导致的局域场修正(LFC) 及比稀疏原子介质更强的极化电场的影响.其中，更强的极化电场的影响起着主要的作用，但局域场修正的作用也不能忽略，而极化电场的增强是由于原子密度的增加.

基于飞秒激光光刻技术，提出了光纤端面光刻制造微型光纤法布里-珀罗干涉传感器的方案.该方案解决了传统飞秒激光制造光纤F-P传感器的平行度差的问题，制造了对比度超过20 dB的高灵敏度和高分辨率的微型F-P光纤传感器件.该制造方法简单、参量可控，制作的器件可应用恶劣温度条件下应变的精确测量.

报道了全固态连续波571.6 nm黄光激光器.黄激光是分别由两片Nd∶YAG的1 444 nm和946 nm谱线非线性和频产生，两条谱线在各自晶体对应能级跃迁分别为4F3/2-4I15/2和4F3/2-4I9/2.实验中采用复合腔结构，利用RTP晶体II类临界相位进行内腔和频，当注入到两片Nd∶YAG晶体的抽运功率分别为25 W和14.8 W时，获得562 mW的连续波571.6 nm黄激光输出,4 h功率稳定度优于±2.9％.

利用单根Nd∶YAG晶体棒，实现1 064 nm和1 319 nm双波长基频光振荡及其倍频光532 nm、660 nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1 064 nm和1 319 nm基频光振荡，在此基础上使用非线性频率变换技术获得532 nm和660 nm倍频光的输出.结果表明:1 064 nm和1 319 nm基频激光同时输出时功率分别为30.5 W和8.78 W，单独输出时功率分别为35.6 W和11.2 W；在声光调Q频率分别为10.5 kHz和20.5 kHz时，获得了功率分别为5.34 W和1.353 W的532 nm激光和660 nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72 W和1.902 W各路单独输出，两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%，不稳定度小于2%.

利用蓝色有机发光二极管激发荧光色彩转换膜的方法,制备了一种新型的白色有机电致发光器件.蓝色有机发光二极管的发光层采用在4,4′-Bis(carbazol-9-yl)biphenyl(CBP)主体中掺杂高效蓝色荧光染料N-(4-((E)-2-(6-((E)-4-(diphenylamino)styryl)naphthalen-2-yl)vinyl)phenyl)-N-phenylbenzenamine (N-BDAVBi)来制备.有机/无机复合色彩转换膜是将有机荧光颜料VQ-D25和无机荧光粉钇铝石榴石(YAG)按一定的重量比均匀分散到-［CH3CH2COOCH3］n- (PMMA)中经涂敷、固化而成.通过与单纯有机或无机色彩转换膜的比较及调整复合转换膜本身的厚度和荧光颜料的掺杂比例来优化白光器件的发光光谱,获得了色稳定性较高的白色有机电致发光器件.当驱动电压由6 V升至14 V时,器件的色坐标仅在(0.354,0.304)和(0.357,0.312)之间变化,其最高电流效率约为5.8 cd/A(4.35 mA/cm2),最高亮度为16 800 cd/m2(14 V).

为了实时、便捷的改变光刻图案以用于微纳光子器件制备，使用数字微镜器件构建了一套无掩模亚微米尺度制备系统.基于阿贝成像原理分析了周期结构在相干光照明下的成像过程，并用数值模拟以及空间滤波实验证明了这个过程.使用此实验系统制作出了周期为900 nm的二维结构以及周期为数十微米的带缺陷结构.实验表明，使用数字微镜器件可以方便的制作出亚微米尺度的图案.

提出了一种在三维自由立体显示器的基础上，依据人眼双目视差的原理，使普通鼠标实现立体鼠标显现效果的方法.在此基础上，进一步提出了当立体鼠标指向屏幕上任意点时的实际位置深度信息的计算方法，并通过实验验证了该位置深度信息计算的正确性.理论分析和实验研究表明，提出的立体鼠标实现和位置计算方法可实现将当今的三维自由立体显示器应用于数字摄影测量系统.

采用传统的半导体工艺制作了聚合物Mach-Zehnder型热光开关.利用扫描电镜观测波导形貌，通过红外摄像机观测波导的近场输出光斑，在通信波段1 550 nm波长下测试了器件的输出光谱.在电极上施加直流信号，测得热光开关的消光比为－15 dB，驱动功率为16 mW.引入直流偏置网络，获得了器件的开关特性曲线，经测量开关上升时间为1.2 ms，下降时间为0.8 ms.

介绍了一种测量高温的蓝宝石光纤温度计.蓝宝石单晶光纤由于其极好的高温物理化学性能，适用于高温下光纤测温应用，可用作辐射型光纤温度传感器.蓝宝石光纤温度计采用激光加热小基座法生长出端部掺Cr3+的蓝宝石光纤荧光温度传感头.用激光加热小基座，把对荧光有温度反应的材料如红宝石晶体光纤生长在蓝宝石光纤上，制成具有结构紧凑，耐高温，功能稳定的传感探头.通过荧光寿命的检测，可以测量所对应的温度.根据表面温度，可以依据温度场得到内部温度，用于测量连铸炉中的中间包钢水温度，并给出了温度计的实验系统以及原始实验数据.实验数据表明，此结果精度高，可实现非接触测量.

介绍了一种周期连续可调的微型可编程光栅.光栅采用静电梳齿驱动，不同驱动电压对应不同周期变化，从而引起特定级次衍射角发生变化.为了测得不同驱动电压下的衍射角变化，搭建了实验测量光学系统，利用激光三角法测量原理及图像处理的方法得出实验结果.测量结果与光栅测量参量计算角度变化基本一致，不同电压下的衍射角变化与不同的周期变化对应良好.

研究了基于双边带载波抑制调制的高频载波信号馈送系统的传输性能.分析了双边带载波抑制调制的原理，系统输出倍频信号的功率以及载波信号经过馈送系统后相位噪音发生劣化的原因.通过实验测量输入载波信号和输出倍频信号的功率和相位噪音验证了理论分析的正确性.结果表明，系统输出倍频信号的功率为-5.7 dBm，载波信号经过馈送系统后近端相位噪音劣化了6 dB，远端相位噪音劣化了21 dB.

采用振幅掩模穿过部分空间非相干光的方法产生一暗迹，将暗迹成像在晶体前表面，得到入射暗迹半高宽为16.75 μm，入射光功率为400 μW.基于LiNbO3:Fe晶体的强光伏效应，在无背景光辐照时，在晶体内写入一对部分空间非相干Y结暗光伏孤子.实验结果表明：在无背景光辐射时可以在LiNbO3:Fe晶体内写入部分空间非相干Y结孤子.

在有效质量近似下利用量子力学的密度矩阵理论，采用无限深势阱模型解三维薛定谔方程得到电子的本征能量和波函数.从理论上计算了考虑极化子效应后，在导带子带间跃迁时ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点光学克尔效应的三阶极化率.通过数值计算，分析了电子-LO声子和电子-IO声子相互作用对ZnS/CdSe柱型核壳结构量子点光学克尔效应的三阶极化率的影响.结果表明：极化子效应对光学克尔效应的三阶极化率 有很大影响，并且影响的大小与量子点的尺寸大小有关.

对芯层为左手材料而内外包层都是普通材料的对称五层平面波导进行了探讨.得到了两类TE振荡模的色散方程，且在考虑材料色散的条件下，画出了相关模式的色散曲线.随着模阶数的增加，模色散曲线左移，它们的截止频率变小.其次，发现零阶TE振荡模的存在.除此以外，TE振荡模有三类色散特性：正常色散；反常色散；双模简并.

报道了应用准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱时的一种现象，并根据调制不稳定和数值解薛定谔方程证明此现象为调制不稳定性.在实验中发现有两个波峰，与中心波长之间的距离分别为27.08 nm和32.72 nm，经过对比和分析数值结算和实验结果非常吻合，说明调制不稳定性在准连续光抽运光子晶体光纤产生超连续谱过程中起着重要的作用.

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真，分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射，并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗，结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察，则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.

利用多重散射法和时域有限差分法理论,研究了二维三角晶格光子晶体耦合腔光波导的传输特性.理论模拟结果表明，在耦合腔光波导中嵌入半径很小的理想金属丝，能有效地减弱相邻点缺陷之间的耦合强度，实现了比真空中光速小三个数量级的群速度.

用离子注入结合离子交换技术形成了 KTiOPO4 平面光波导，研究了离子注入对离子交换波导结构的影响.使用棱镜耦合法测量了波导特性，结果显示形成了表面折射率升高的多模波导，通过背散射技术研究了离子交换后的 Rb 离子分布.实验表明，注入离子导致样品晶格损伤，在 2.8 μm处对离子交换形成了阻挡层，阻止了交换向KTP晶体的更深处进行.

通过分析旋光纤喇曼放大器中信号光、抽运光的非线性薛定谔波动方程及放大自发辐射噪音特性，提出一种能同时在旋光纤喇曼放大器中产生预计波形放大自发辐射噪音，又方便计算的方法.根据放大自发辐射噪音时域特性，建立并在波动方程中加入放大自发辐射非高斯噪音模型.在考虑旋光纤双折射的非线性效应同时，通过分步傅里叶法对波动方程求解，计算了旋光纤喇曼放大器中的放大自发辐射噪音，并与实验结果吻合.

搭建了基于波前像差的神经对比敏感度测定系统，利用Hartman-Shack波前像差传感器测量人眼波前像差，以及高空间频率的对比敏感度测量仪测量全视觉对比敏感度函数，进而得到人眼的神经对比敏感度.和传统激光干涉方法测量神经对比敏感度相比较，本文的测定方法，避免了激光干涉所产生的相干噪音和激光散斑不利因素，并且可以得到白光神经对比敏感度NCSF.对不同人眼分别对绿光和白光视网膜神经对比敏感度进行了测定，测试结果表明：在同等亮度下，绿光的神经对比敏感度远高于白光神经对比敏感度；绿光和白光的对比敏感度曲线的最大值出现在空间频率为8 c/deg附近，而其神经对比敏感度曲线的最大值出现在相对高一些12 c/deg附近的空间频率上.

通过建立完整的病变牙齿模型和龋齿病变程度判据，利用蒙特卡罗仿真算法编程，完整模拟了牙齿组织中荧光的激发和传输过程，探讨了牙齿组织病变程度引起的光学参量变化与QLF荧光分布的关系.同时，利用Tracepro软件的荧光仿真功能验证了该过程的合理性.结果表明：随着龋齿部分病变程度增大，散射系数增大，吸收系数和荧光量子效率减小，健康组织和病变组织荧光分布差异增大.

采用FLS900型稳态荧光光谱仪对红色激光持续照射的正常离体血液和酒精中毒离体血液进行了荧光检测，得到了血液物质成分变化及荧光光谱特征随时间衰变的规律.研究结果表明：随着血液离体时间的延长，当407 nm的紫光激励时，在605 nm处的荧光峰峰位保持不变只是强度缓慢减弱，但两者均在离体后的14 h和10 h出现了谱形突变，并在474 nm处产生了一个强荧光峰.比较分析发现激光对正常离体血液的衰变有明显的延缓作用，对酒精作用破坏的红细胞也有部分修复功能，但当激光持续照射一定时间后却导致了细胞的形态改变进而加速了细胞的溶血进程，产生了大量的内源性荧光物质还原烟碱腺嘌呤二核苷酸.本文的研究结果能为血细胞活性衰变规律以及功能结构研究提供有意义的参考.

利用有限元方法对光在二维牙齿双层有限尺寸模型中传输的扩散方程进行求解，获取了光能在组织体内部的分布情况，并对牙釉质和牙本质在不同光学参量模型下的光学穿透深度进行仿真分析.结果发现，穿透深度随牙釉质散射系数的增大而减小，随牙本质的散射系数增大而增大.但牙釉质的穿透深度随散射系数的变化率(βe=0.007 97)要远远大于牙本质(βd=0.000 828).采用Monte Carlo随机统计方法验证了本文有限元求解扩散方程的正确性.

基于半导体光放大器非线性效应提出一种连续可调谐的色度色散补偿方法.利用SOA的交叉相位调制效应，对10 Gbit/s和 40 Gbit/s RZ码系统的补偿效果和补偿范围进行了仿真分析.分析结果表明，该方法在10 Gbit/s传输系统中，可以实现补偿范围为400 ps/nm的正负色散.在40 Gbit/s传输系统中，可以实现补偿范围为40 ps/nm的正负色散.在理论分析基础上，进行了10 Gbit/s传输系统下连续动态色度色散测补偿实验.实验结果表明，该方法实现了-40～60 ps/nm范围内色度色散的连续可调谐补偿.

提出一种基于径向基函数神经网络模型来重构蜕化的光纤光栅应变传感器的方法.以结构健康监测系统中应变测量系统的光纤光栅应变传感器之间关联分析为基础，依据径向基函数神经网络强大的函数逼近能力，利用关联度高、运行良好的应变传感器去重构蜕化的应变传感器，保证重构的应变传感器与蜕化传感器有较高的数据准确度.实验结果证实了该方法在理论和实践上的精确性和可行性.

在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上，利用Monte Carlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性，以及与望远镜接收视场角的关系，并计算了接收信号的信噪比，得出了3°望远镜视场角和15 μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果，根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法，计算了系统的通信误码率，同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量，在典型海水、海气界面、云等环境条件下，卫星与激光信号中心水平距离5 km范围内信号误码率<10－4.因此位于水下60 m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.

提出了两个并行相位调制器产生六倍频光毫米波并传输正交频分复用信号的全双工光纤无线通信系统.将2.5 Gbt/s的正交频分复用信号调制到60 GHz光毫米波上.从理论上分析了毫米波产生的原理，并分别模拟了毫米波信号承载OOK信号和正交频分复用信号在光纤中的传输性能.从而验证系统的可行性.仿真模拟结果表明，在光纤无线通信系统中，正交频分复用比非归零码更具有优势.

分析了光纤通信系统中十六进制差分相移幅度键控光信号的色散与非线性传输性能.依据该信号的调制和解调原理，理论上推导了背靠背系统中的最佳消光比值为1.43 dB.在此基础上，建立了40 Gbps的十六进制差分相移幅度键控光传输系统模型.仿真结果表明:该信号的谱宽仅为二进制幅度键控的四分之一；就抗色散和非线性传输性能表现而言，十六进制差分相移幅度键控光信号的相位支路均强于幅度支路.

利用菲涅耳衍射的频域分析方法，对莫尔条纹复振幅分布公式进行了理论推导，得到了使用两块相同光栅组成的光栅付测量微小角度的原理公式，与利用几何光学等方法得到的结论一致.模拟结果表明：莫尔条纹是光栅付拍现象的最低频率含量，莫尔条纹内含有大量高次谐波；在探测器光学系统放大率一定的前提下，为通过直接测量莫尔条纹宽度的变化达到测量角度变化的目的，必须根据测角精度、探测器的尺寸和分辨率选择合适的光栅付光栅常数和光栅付初始夹角.

提出了一种将扩频通信原理用于聚合物光纤性能测量的新方法，使用伪随机序列对注入测量系统的光信号进行调制,实现输入光信号的扩展频带，输出光信号经光电转换后，用伪随机序列对信号进行解扩处理，根据扩频原理，解扩后的信号的信噪比会有较大提高.对测量系统的性能进行了仿真分析并与实验结果进行了比较，结果表明该方法可以精确地测量信噪比低于-20 dB的有用信号波形.

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理，将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子，利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线，利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法，从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件，获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验，测量的均方根误差约为10％.

针对非球面高准确度检测的难题，设计了基于波带板干涉法的共光路干涉系统.阐述了干涉仪的测量原理，实验中针对曲率半径R=103.26 mm，口径D=40 mm的被测双曲面，设计并制作了波带板，编制了基于坐标变换的条纹中心法的干涉条纹处理程序，并将测量数据与泰勒-霍普森轮廓仪进行了比对，实验结果证明了该系统的可行性和先进性.

运用数值模拟方法讨论了控制场的变化对M型五能级原子系统相对于探测场的吸收和色散等光学性质的影响.结果表明,改变控制场拉比频率时,系统的吸收和色散性质会发生规律性变化.在特定区域会呈现电磁感应透明窗口,其中透明窗口的数量与外加控制场数目成正比,而透明窗口宽度与拉比频率大小相关,拉比频率越大,透明窗口越平坦,当拉比频率减小,透明窗口变窄同时介质色散增强可获得慢光速光脉冲.

为了研究耗散腔中原子与光场Raman相互作用体系中子系统间的熵交换,利用超算符方法通过对系统主方程求解,讨论了光场强度、腔的耗散系数及原子两能级的Stark位移对线性熵的影响.结果表明：光场越强,光场与其它子系统进行熵交换的时间越长；腔耗散系数越大,熵交换时间越短；改变两能级间的Stark位移使原子和场之间的耦合增强,而系统的耗散系数不变,此时,系统的熵交换加快且其稳态值变小.

从相位分布和Wigner函数两个方面研究了任意两个相干态|β〉 and |mβeiδ〉的叠加态的量子统计性质.结果表明这种叠加态的非经典特性与β2,振幅系数m,相干态间的位相差δ以及叠加系数间的位相差都有关.当参量选择合适,这种叠加态存在着量子效应.计算了两个相干态等几率混合系综的相位分布和Wigner函数,经过与前者比较,结果表明由于相干项的存在,使得叠加态具有很好的量子力学行为.

介绍了一种采用前置微型电机的新型推拉式超声内窥镜的研制方法.在该内镜系统中，采用FPGA实现成像处理功能，运用编码激励技术以提高系统的信噪比和探测深度，使用了微型前置探头取代了目前商用超声内镜中所采用的钢丝连接以驱动换能器进行旋转扫描.该仪器在300 h的连续工作测试中能够正常运行.相较模拟成像系统，数字系统将模数转换置于信号处理的最前端，从而能够保留回声的更多信息.这使得编码激励、数字式正交解调系统获得更高的成像质量.将电机前置于探头附近，能够较外部导线牵引旋转方式获得更大的旋转稳定性、更高的超声图像质量和更长的使用寿命.

通过分析影响多光谱人脸识别的两个重要因子：皮肤的物理特性和传感器的系统响应特性，提出了基于波段调制的高阶奇异值分解多光谱人脸识别算法.该算法考虑到各波段上数据信息的差异性，用加权融合方法对多光谱图像光谱维进行单独处理，保留了光谱维更多的信息量.仿真结果表明,基于波段调制的高阶奇异值分解方法可应用于多光谱人脸识别，与未考虑波段特性的单波段积融合高阶奇异值分解、单波段和融合高阶奇异值分解相比有较高的识别结果.

针对可见光图像的特性,提出一种基于直方图分段非线性插值的对比度增强处理技术.通过将整幅图像分为背景段、过渡段和目标段,依据各部分的特点分别对不同的灰度段采用直方图非线性拉伸,即根据各段直方图的分布特性进行图像直方图灰度轴的横向非均匀拉伸,并采用基于冗余去除的灰度均衡方法实现图像增强.实验结果表明,该技术有效地增强了图像的对比度,同时抑制了背景噪音.

提出一种基于梯度定义和蚁群算法的边缘提取算法.根据梯度在边缘处的直观响应，提出自适应的边缘特征定义，并结合蚁群算法的特性，令蚂蚁遗留不同等级的信息素.根据搜索权值矩阵得到尽量平滑的边缘，最终的边缘通过自动阈值进行提取.实验表明：该算法的性能在同样的智能算法和经典的边缘检测算子中表现良好，并对噪音不敏感.

(以CMOS图像传感器LUPA-1300-2为对象，研究了多斜率积分功能)在空间瞬态光探测系统中的应用.以ACTEL公司APA600 Flash型FPGA为硬件载体，分析设计了其驱动控制，验证了LUPA-1300-2的易操作性，结果表明，该功能可以降低系统的复杂程度和提高系统观测的动态范围，有利于观测瞬态光点周围的瞬间变化，从而提高系统的可靠性和信息收集能力.