采用磁控溅射方法在侧边抛磨的光纤光栅（D型光纤光栅）上溅射40 nm WO3Pd复合薄膜，制作了D型光纤光栅氢气传感器.40 nm WO3Pd复合薄膜是由5 nm的WO3、5 nm的WO3/Pd混合膜和30 nm的Pd 薄膜组成.实验中,首先采用射频溅射技术向D型光纤光栅溅射5 nm WO3薄膜，再利用共溅射技术溅射5 nm WO3/Pd混合膜，最后用直流溅射技术溅射30 nm的Pd薄膜.SEM结果显示在多次通氢气后WO3Pd薄膜仍然具有较好的表面形貌，这说明WO3Pd复合薄膜具有较好的机械性能.实验结果表明:该氢气传感器具有较好的重复性，同镀有同样氢气敏感膜的普通FBG相比，D型光纤光栅的灵敏度提高了200%;在氢气体积浓度为6%时，D型光纤光栅传感器的波长变化为15pm.

通过求解一维稳态少子扩散方程,推导了含有后界面复合速率和发射层厚度的透射式GaAs光电阴极表面光电压谱理论方程.通过对发射层厚度分别为1.6 μm和2.0 μm,掺杂浓度为1×1019 cm－3的GaAs透射式阴极样品测试,理论曲线和实验曲线基本一致.通过引入表面光电压谱积分灵敏度公式,仿真探讨了表面光电压谱在一定体材料参量条件下,积分灵敏度受发射层厚度的影响；发现在体材料参量一定条件下,透射式GaAs光电阴极具有最佳厚度,同时最佳厚度受后界面复合速率的影响更大,同时GaAlAs窗口层也能很好降低发射层后界面复合速率.

对超高速摄影仪转镜动力学特性提出了系统的数值分析方法,包括对转镜分别进行模态、谐响应、灵敏度数值分析和试验研究.首先利用数值方法提取出转镜前5阶固有频率、振型及转镜幅频特性曲线,发现转镜的1阶和2阶共振带出现了叠加现象,在1阶弯曲振动处幅频特性曲线上的峰值远大于其它各阶的峰值,最大应力出现在转轴上,说明转轴的损伤是转镜失效的主要形式,1阶弯曲是转镜失效的主要原因.为验证转镜结构尺寸与转镜固有频率的关系,利用ANSYS参量化设计语言建立转镜固有频率灵敏度分析模型,使用ANSYS概率设计模块对转镜进行了固有频率灵敏度数值分析.计算结果表明,镜体外接圆半径和转轴轴段2半径对转镜固有频率影响最大.灵敏度实验结果表明,转镜的结构尺寸改变引起的转镜固有频率的改变方式和改变程度与数值分析结果是一致的.为转镜动力学设计提供了较高准确度的数值分析方法.

针对低信噪比灰度图像中弱小目标检测的难题,分析了红外弱小目标成像的特点,提出了基于多结构元素形态滤波与自适应阈值分割相结合的目标检测算法.利用目标运动的连续性、规律性和噪音产生的随机性,结合数学形态学结构元素的特点,研究了一种多结构元素形态滤波的管道滤波方法,通过流水线管道检测目标运动轨迹.实验结果表明,该算法应用于复杂背景下低信噪比的红外弱小目标图像能够得到较理想的结果,并且目标检测概率高,速度快,虚警率低.

基于视觉注意模型提取的特征能够反映图像高层语义的新特征，将视觉注意机制引入到图像分析领域能有效地减小语义鸿沟，获得高效的图像检索性能.根据视觉感知的特点，对Itti视觉注意模型进行了改进.采用主分量图表示亮度图，将纹理粗糙度信息融入视觉注意模型,进而提出了一种基于视觉注意空间分布特征的图像检索算法.首先由改进视觉注意模型将图像分解得到38个视觉特征图，然后采用网格平分法提取视觉特征图的空间分布信息，组成特征矢量来多层次地对图像特征进行描述，用于图像检索.实验结果表明，该算法利用基于改进注意力模型方法来提取图像空间分布特征进行图像检索，能获得较高的检索率.

雷达成像系统的进一步应用依赖于对图像中噪音的有效抑制. 在目前现有消除噪音方法的基础上，基于图像的局部相似性，结合主成分分析法，提出一种新的有效去除乘性噪音的滤波算法. 乘性噪音经对数变换后可转化为加性噪音处理. 分析了对数域中噪音的类型. 首先在图像的对数域，通过非局部方法选取局部相似块作为训练样本，利用主成分分析法提取出信号的主要特征. 然后基于统计理论中最小均方误差估计法给出了一种适用于图像信息的阈值原则. 最后分析了变换过程引起的偏差，由对数域的偏估计得到滤波图像. 数值实验验证了新算法的有效性. 对比于目前提出的变分方法，新算法处理后的图像有更高的信噪比和更好的视觉效果，且具有一定的实用性.

背景重构是视频图像处理领域的支撑性工作之一.针对传统的背景重构算法运算复杂、背景图像失真等不足，本文提出了一种像素序列形态适应性背景重构算法.该算法通过提取像素序列形态特征进行分类处理，不同形态适用独立的背景提取策略、背景更新时刻和背景更新策略.实验结果验证表明：该算法无需对视频场景中的背景和运动目标建立模型，可直接从一组含有运动前景的视频图像中准确地重构背景，并有效避免混合现象；背景缓慢变化和突变时，亦可快速有效地完成背景重构.

球栅阵列封装焊点的射线图像具有信噪比差、背景不均匀等特点，故传统的阈值分割方法无法将目标焊点与背景图像很好的分割.本文通过对球栅阵列封装焊点射线图像直方图的分析，利用了自适应维纳滤波对阈值分割前的图像进行了预处理.根据图像的差异来调整该滤波器的参量，对局部差异大的地方进行小的平滑操作，对局部差异小的地方进行大的平滑操作.在最大类间方差法的基础上，对分割后的图像进行了进一步的分析并提出了改进的二次分割方法.改进的方法为并不直接通过OTSU法进行二值化处理来去除背景，而是在阈值分割得到的两个灰度级内通过计算中值和统计最大灰度像素的方法得到了更优化的阈值，使得去除背景后的焊点图像整体更加清晰和均匀.在背景灰度级内寻找了一个合适的灰度级作为处理后的灰度图像新背景，实验证明该方法明显改进了传统最大类间方差法对球栅阵列封装焊点射线图像的阈值分割效果.

头盔显示器系统由于自身对尺寸和重量有严格要求，采用自由曲面器件可以起到减少透镜片数，从而缩小系统尺寸、减轻重量等作用.针对目前单片式自由曲面棱镜解决方案存在的出瞳直径小，棱镜自由曲面光学面加工定位困难等问题，介绍了一种大出瞳自由曲面头盔显示器光学系统的设计方法，并给出了设计结果.设计方案采用了自由曲面棱镜和薄透镜的双片式结构，棱镜和薄透镜都各自含有一个平面光学面，有效降低了加工难度，同时薄透镜与显示器可以作为一个整体调整，不增加装调难度，采用0.61寸微型显示器，对角视场45°，出瞳直径达到了10 mm.

利用Bruggeman有效介质理论得到了占有不同体积份额杂质的团簇粒子的等效复折射率.采用离散偶极子近似方法对包含有不同化学成分的随机取向团簇粒子的散射相函数、消光、吸收、散射效率因子、单次散射反照率以及不对称因子等辐射特性参量进行了数值计算，深入探讨了掺杂量对随机取向团簇粒子辐射特性的影响.研究表明，掺杂对随机取向团簇粒子的辐射特性产生显著的影响，并且此影响随着粒子尺度参量的变化而变化.这一工作对研究多种化学成分组成的混合气溶胶的辐射及气候效应具有重要科学价值.

提出了一种确定水下光学监控系统中照明光源方向角和安装位置的方法.利用光在水中的传输特性，分析了传输距离、体积散射函数、散射角和小体积元的影响，以及照明光源不同方向角产生的不同照明效果.据此提出了光源方向角的确定原则，即在满足监控区域要求的前提下，照明光源的方向角应该选取散射角最大的方向.在视场角为45°时，光源方向角应为67.5°.根据监控范围边界的要求以及光源方向角，确定光源安装位置.实际应用结果表明，此方法可以很好地满足水下光学监控系统的要求.

提出了一种应用数字图像处理技术对模拟尾流气泡幕分类识别的新方法.文章介绍了BP神经网络的基本结构及其工作原理，通过仿真测试了BP神经网络对模拟尾流气泡幕图像的模式分类.应用灰度图像统计矩法得到了均值﹑归一化系数﹑三阶矩﹑一致性和熵等特征量，设定神经网络学习率为0.1时经过14次循环可以达到训练目标误差为0.001，此时网络对不同压强下的尾流气泡幕分类正确率到达100%.这种方法在处理尾流图像时具有直观、高效、精确等特点，易于应用于对尾流探测、识别等工程技术中.

应用多光子非线性Compton散射模型和时域有限差分法，对多光子非线性Compton散射对非均匀等离子体光子晶体光子带隙特性的影响进行了研究，提出将入射和散射光作为形成光子带隙的新机制，对电磁波方程进行了修正.结果表明：与Compton散射前相比，散射使电磁波幅值衰减更快；随等离子体密度增加，透射谱禁带宽度几乎无变化，其中心频率向高频方向有明显移动，向上的峰值有较大增加，反射谱向下的峰值有明显减小；随温度增加，透射谱禁带宽明显减小，向上的峰值略有减小，透射能量有所降低；随两种介质介电系数比增加，光子禁带数增加，且带隙间距显著减小.

传统一维纯电介质光子晶体较难实现TE偏振带通滤波，而且每种偏振滤波器的禁带很窄.本文基于不同电磁参量占主导地位控制不同偏振波禁带较宽的特性，利用一维光子晶体禁带带边交叉的方法设计了TE偏振滤波器、TM偏振滤波器和双偏振滤波器.每种滤波结构均为包含电介质和磁性材料的异质结，因此实现各种滤波的同时也展宽了禁带范围.由于电磁介质互联，所设计的滤波器结构简单，均具备宽禁带、窄带通滤波特性.此外,利用已报道的磁性材料，分析了磁性材料色散对偏振滤波器性能的影响.

应用荧光光谱法研究了牛血清蛋白与荧光增白剂CBSX、BBU、VBL的相互作用. 通过SternVolmer方程、LineweaverBurK方程和双对数曲线进行计算, 研究了FWA对BSA内源荧光的猝灭机制. FWA对BSA内源荧光的猝灭主要为静态猝灭和荧光共振能量转移猝灭. 测定了荧光增白剂CBSX、BBU、VBL对BSA的猝灭常量和扩散常量(283 K), 确定了荧光增白剂与BSA结合位点数均为1. 根据Frster非辐射能量转移理论, 计算了BSA与荧光增白剂分子间的结合距离和能量转移效率. 通过测定283 K和298 K时供体与受体分子间结合常量, 计算了BSA与荧光增白剂作用的热力学参量. BSA与FWA作用的ΔH<0, ΔS>0, 并以此确定了BSA 与荧光增白剂分子主要通过静电力进行作用.

采用高温固相法制备了一种适于近紫外光激发，发射绿光的Ba2B2P2O10∶Eu2+材料，并研究了材料的发光性质.Ba2B2P2O10∶Eu2+材料的发射光谱为一峰值位于522 nm的非对称单峰宽谱；监测522 nm发射峰，所得激发光谱覆盖300~450 nm，主峰位于381 nm，为Eu2+的5d→4f跃迁特征激发谱带.利用van Uitert公式计算了Eu2+取代Ba2B2P2O10中Ba2+时所占晶体学格位，得出507 nm和542 nm发射峰分别归属于八配位和六配位的Eu2+发射.研究发现，Eu2+浓度对Ba2B2P2O10∶Eu2+材料的发射强度有影响，并判断出Eu2+在Ba2B2P2O10中发射的自身浓度猝灭机理为电偶极电偶极相互作用.

在3×10－4M和1×10－4M浓度的R6G乙醇溶液中分别掺杂了8个不同浓度的SiO2纳米颗粒（107～1012 个/mL）.研究了SiO2纳米颗粒（100 nm）对若丹明6G（R6G）荧光光谱的影响，结果表明：n1～n4(1012～1010个/mL)浓度掺杂的SiO2纳米颗粒在549 nm处的有很好的荧光增强作用，对570 nm处的荧光峰有明显的粹灭作用；n5～n8(109~107个/mL)浓度掺杂的SiO2纳米颗粒在549 nm处没有明显的荧光增强作用，但对570 nm处的荧光峰有增强作用，荧光增强因子可达10%~20%.荧光增强与粹灭的原因在于纳米颗粒对荧光的散射作用和R6G无荧光H型二聚体或荧光J型二聚体的形成.

采用紫外可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（aSi:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1R)方法来确定薄膜的吸收系数，进而得到薄膜的消光系数；通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值，并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率；利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合，给出了aSi:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性，将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较，结果显示两条曲线基本重合，可见这是确定aSi:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.

当激光束通过静态液体薄膜时，由于表面的全反射效应能够观察到液体薄膜的遮光效应.在此基础上，以白光为光源研究了液体薄膜的遮光效应.结果显示，白光光源的遮光图样非常清晰，且无激光散斑效应；遮光图样的中心是一个光强极强的亮域，该区域的外部为两个同心的环状暗场，两个暗场之间是亮场，亮暗边界十分清楚；液体薄膜遮光图样的半径大小与液体的折射率有关，液体折射率越大，遮光图样的半径越大.本文给出了液体薄膜遮光半径与液体折射率的解析关系，分析了遮光图样产生的必要与充分条件，并根据液体薄膜的遮光效应，建立了一种测量液体折射率的新方法，测量了纯净水的折射率.结果表明，该测量值与传统方法所测折射率的值相吻合且该方法具有设备简单、操作简便、重复性好、准确度高等特点.

针对星载可见光相机成像模拟在逼真度和灵活性方面的综合仿真应用需求，研究并提出了一种以三维场景为基础，以光线追踪技术为主要渲染核心，综合考虑卫星轨道和姿态、光照条件、物体光谱特性和周边环境、大气传输、遥感器成像性能等影响因素的全光路成像模拟技术的仿真模型.文中首先从完备性及可扩展性的角度尝试建立了成像仿真系统的综合模型框架，对整个成像链中的各个重要环节进行分层及模块化，并结合目前现有三维技术、光线追踪技术、传感器仿真技术的特点设计各模块之间的调用及接口关系，使其能在较好利用现有计算模型的同时能够对新的算法模型实现有效兼容.随后讨论了模型目前使用的镜头前辐亮度计算模块、光线路径计算模块和传感器效果仿真模块，并针对简单空间探测场景用C++编程语言实现了系统框架和关键模型，生成模拟图像，结果证明该模型在深空光照及大气效果方面有较好的表现，具备较高的仿真度和良好的适应性、扩展性，能够有效支撑卫星光学成像系统的指标论证、算法评估以及效能预估等应用.

针对非合作大目标的被动测距问题，介绍了一种基于单目图像序列和成像方向的测距系统，并进行了性能分析.这种测距系统的特点是无需初始距离导引，它对目标距离的估计借助于专门的定位方程，方程由目标特征线度、摄像机的空间坐标、目标在采样时刻对相机的方位角和俯仰角决定.其中，方位角和俯仰角通过光电经纬仪获得,摄像机的空间坐标通过GPS获得,目标特征线度通过相邻帧图像匹配得到.分析表明，该系统的性能主要取决于特征线度的准确度，其他测量误差如目标的方位角、俯仰角和摄像机的空间坐标对其影响较小.目标特征线度选取时,在相邻帧目标图像匹配点中，筛选出三个具有较大极限的尺度不变特征变换关键点，构造三角形及其外接圆，在外接圆上取经过三角形重心且平行或垂直于尺度不变特征变换主方向的弦线作为特征线度，这种特征线度对目标旋转不敏感.实验结果表明这种测距方法能够实现对非合作大目标的被动测距.

从辐射传输方程出发，应用球谐函数方法对辐射率进行多项式展开，并利用球谐函数的正交性和递推性，在二维笛卡儿坐标下，导出了三阶展开的球谐函数微分方程组（P3近似），改进了以往成像文献中忽略各项异性因子的P3近似，并用有限元方法对二维圆域均匀和非均匀两种情况做了数值模拟.与漫射近似模型相比较， P3近似能更准确地描述光源附近及吸收较强情况下边界的光辐射分布情况.

利用氧化钕和盐酸为原料制得Nd(phen)2Cl3(三氯二邻菲罗啉合钕)，测得其光谱特性并以稀土氧化钕、苯甲酸和邻菲罗啉为原料制得绿色液体激光介质钕离子的配合物——NdB3phen（三苯甲酸—邻菲罗啉合钕）.利用飞秒激光器，采用单光束Z扫描法研究了NdB3phen的三阶非线性光学特性.结果表明：当入射飞秒激光脉冲波长为400 nm，峰值功率密度为2.94×1014 W/m2，脉宽为117 fs时，测得样品NdB3phen的非线性折射率为－2.84×10－18 cm2/W；NdB3phen在开孔条件下呈现反饱和吸收现象，测出双光子吸收系数的值为9.11×10－12 m/W.实验结果表明，NdB3phen的双光子吸收系数和非线性折射率随着光强的增强而增大.

提出一种利用相位载波的调制解调技术实现白光干涉系统复用的周界安防新方法.该系统在单芯反馈式白光干涉系统的若干感应端，分别串接工作在不同频率的相位调制器.首先利用相位调制技术，将不同干涉子系统的感应端的触发信号从频域上分开；再使用相位解调技术，从同一干涉系统输出信号中获得相应于不同感应端的独立时域信号.实验中通过布设在现场的传感光纤对区域环境振动实现实时记录，用白光干涉方法实现振动信号的提取，利用相位载波复用实现不同区域的定位.理论分析和测试结果表明：通过相位载波复用技术，实现不同传感端共用一套干涉系统的方法，可以显著减小周界安防系统的复杂程度，降低系统成本；该方法能对环境触发信号进行实时监控，并能快速，有效地确定扰动信号的所属区域，具有较高的灵敏度，有利于在大区域，长距离的监控领域获得实施.

为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法，分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性，结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应，分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理.对质心跟踪算法和形心跟踪算法定位准确度的影响进行分析，得到在大气条件下形心算法的跟踪误差小于质心误差的结论，并通过实验进行了验证.

相移阴影莫尔技术相位高度存在着非线性关系，无法在全场获得均匀相移，因而致使经典的相移算法不能得到精确解.对此，提出了一种基于最小方差迭代的相移阴影莫尔技术，该技术通过垂直光栅面等间距移动光栅来产生相移，但光栅移动距离可不采用固定值，所以相移过程灵活；使用在高度解调过程中确定的逐点相移增量来抽取精确的测量相位，实现了相移阴影莫尔技术中固有的相位高度非线性误差补偿.结果表明,该方法可通过干涉图计算光栅的移动量，具有相移器的自标定特性.

分析了60 GHz正交频分复用技术光纤无线通信系统中的子载波互拍及频率选择性衰落.提出利用里德所罗门码级联网格编码调制技术结合符号交织来降低两者对系统性能的不良影响.采用符号交织来分散正交频分复用中子载波上的误码,然后通过高码率的里德所罗门码级联实用的网格编码调制技术来纠正比特错误.仿真结果表明:经过符号交织后,误码在子载波上的分布变得较均匀,有利于纠错;2.5 Gb/s正交频分复用信号采用RSPTCM64QAM方案比采用未编码的16QAM调制提高了5 dB左右的接收机灵敏度.

设计了一种低开关功率的全光开关.将掺铒光纤和微结构光纤引入Sagnac环镜中，信号光在泵浦光作用下经过掺铒光纤被放大，破坏了环镜的平衡，利用交叉相位调制效应使两束反向传输的信号光产生非线性相移，实现了光开关效应.理论分析表明：信号光经过掺铒光纤后，增益越大微结构光纤的非线性系数越高，开关功率越低，并且环镜信号光的透射率随两束反向传输信号光的相移差成余弦变化.仿真得到开关功率约为26.73 mW，与理论分析一致.

提出了一种利用光纤光栅传感器研究压电陶瓷特性的新方法.该方法采用非平衡Michelson扫描干涉仪对光纤光栅传感信号进行相位解调,通过观测波长漂移引起的相移,从而获得压电陶瓷的位移量与所加电压间的关系.实验分析了迟滞特性和蠕变现象,得到了压电陶瓷的电压位移特性曲线以及蠕变特性曲线.实验表明,光源功率的波动对压电陶瓷迟滞特性不能造成影响且压电陶瓷的蠕变特性与电压方向无关.

基于暗脉冲的布里渊时域分析仪系统中泵浦光和探测光的功率较高，相互作用强烈，严重限制了系统的有效传感距离。而现有的系统众多采用利用多段具有不同布里渊散射频率的光纤相互连接延长传感距离的方法，降低每段光纤上的受激布里渊散射效应，延长有效传感距离，但这种方案会增加的系统的复杂度，影响实际应用.本文提出一种简单的暗脉冲光布里渊时域分析仪的结构，可在满足高空间分辨率的条件下，有效的延长系统的传感距离，取代通常的利用多段具有不同布里渊散射频率的光纤相互连接延长传感距离的方法.利用基于光抑制载波的技术，产生具有两个边带的斯托克斯光.斯托克斯光的两个边带和泵浦光相互作用，同时激发布里渊散射增益和衰减效应，在接收端利用两者接收信号的差，可抵消原有暗脉冲泵浦信号中准连续光对传感距离的影响，从而有效地延长系统的传感距离，并利用数值仿真的方法验证了此方法的有效性.