研究了光纤法布里-珀罗腔传感器的腔长一致性的控制技术.通过三维调整架组成微调装置来控制全光纤法布里-珀罗腔的腔长；结合法布里-珀罗腔的工作原理，利用光谱分析仪实时检测加工过程中法布里-珀罗腔的腔长并用装置予以修正；以热熔接的方法将毛细玻璃管与光纤加工成法布里-珀罗腔；利用超景深光学显微系统检查加工的法布里-珀罗腔的关键部位的结构，并对熔接点的牢固性进行了检测.实验结果和数据分析显示：法布里-珀罗腔的腔长得到了较好的控制及一致性，熔接部位的变形和对法布里-珀罗腔的性能的影响也很小.该工艺可用于制备全光纤法布里-珀罗腔传感器.

以蛇足石杉孢子囊为材料，分离出蛇足石杉共生蓝藻细胞，研究光照强度对液体培养的共生蓝藻细胞生长的影响.研究结果表明，在光强500 Lx下，共生蓝藻的生长速率最大；增加光照强度(> 2000 Lx)将抑制共生蓝藻的生长，菌体褪绿变白；在共生蓝藻生长过程中，蓝藻细胞内叶绿素a的含量随着光强的增加而显著减少，这与其在强光照下生物量的降低呈正相关.不同光质实验结果表明，绿光和蓝光条件下蛇足石杉内生藻生长快而红光条件下藻体增殖最慢，这与在绿光和蓝光条件下藻体细胞合成的色素含量增高有密切的关系.实验结论：蛇足石杉共生蓝藻细胞适宜的光照条件是弱光光照，适宜的光质是绿光或蓝光.

采集伊利、蒙牛公司生产的纯牛奶、高钙奶、高钙低脂奶，向5 mL去离子水中分别加入0.17 mL、0.20 mL、0.23 mL、0.26 mL、0.29 mL、0.32 mL、0.35 mL这6种牛奶样品，得到42份牛奶水溶液.采用日立F-4600荧光光谱仪测定样品在波长为315 nm、320 nm、325 nm、330 nm、335 nm、340 nm、345 nm激发光诱导下的荧光发射光谱，对所得荧光光谱进行Savitzky-Golay平滑、FFT低通滤波后，利用高斯分解法对荧光谱线进行分解，将每个荧光光谱分解为5个基元高斯峰.讨论了各种牛奶发射光谱的规律和变化趋势,结果表明:所有牛奶水溶液的各个基元高斯峰，在相同激发波长下，其峰值位基本不变，当激发波长变化时，所有基元高斯峰会随激发波长的增加而红移；高钙低脂奶在波长较长的激发光照射下，各个基元高斯峰强度均大于纯牛奶和高钙奶；牛奶的浓度对总荧光光谱的影响较小.

基于天空光偏振特征的天文导航方式是最近发展起来的一种自动天文导航方式，其定位能力直接决定了它的发展应用价值.针对舰船偏振光天文导航方式，从天空光偏振角的探测模型和单天体天文定位的船位误差模型出发，建立了偏振光天文导航的误差模型.利用该模型，仿真计算分析了偏振光天文导航的定位能力.分析表明：当太阳位于探测装置的正横方向且天顶角较大时，探测到的天空光偏振角对太阳方向的变化最敏感，最有利于偏振光天文导航；当偏振角的测角准确度达到角分水平时，偏振光天文导航方式的自动定位准确度可达海里级，可用于辅助惯性导航.

血糖检测一般采用酶化和生化方法，但这些方法都是有损破坏性的检测方法.本文利用喇曼光谱技术来检测血糖浓度，并且建一种新的数据分析方法来分析血糖的含量，以探索一种无损、快速的血糖检测方法.以小白鼠为实验模型，麻醉的小白鼠在注射葡萄糖后半个小时开始抽取小鼠尾巴处的血液进行喇曼光谱的获取，此后每间隔15 min对小鼠尾巴进行抽血并获取血液的喇曼光谱，在每次测量小鼠血液喇曼光谱的同时用血糖仪来监测血糖浓度的变化情况以用来做参比.1 125 cm－1是葡萄糖的喇曼特征峰，血液中的葡萄糖称为血糖，因此我们把血液光谱中的1 125 cm－1作为血糖峰，1 549 cm－1为血红蛋白的喇曼特征峰，人体中的血红蛋白是稳定的，所以本文以血红蛋白的峰1 549 cm－1作为内标来研究血液喇曼光谱中血糖峰的强度.结果表明1 125 cm－1/1 549 cm－1的变化可以很好地与血糖变化相对应，并且具有良好的线性关系.利用喇曼光谱技术可以无损地对血糖进行半定量分析.

为了研究一维各向异性光子晶体的全反射隧穿偏振特性，利用传输矩阵法计算了TE波和TM波以大于全反射角入射一维各向异性光子晶体时的透射率，在透射波中发现了TE波和TM波的一、二级全反射隧穿带.得出了与一维各向同性光子晶体的全反射隧穿效应的不同点，即TE波和TM波的一、二级全反射隧穿带的频率中心和频率宽度存在着较大的差异，利用这个特性可以将两种偏振光进行频率分离，为设计优质偏振滤波器提供理论依据.

构造了一种二维砷化镓石墨点阵柱状光子晶体谐振腔.利用时域有限差分方法计算了这种光子晶体谐振腔TMy模的共振峰波长随应力和温度变化的情况.计算结果表明，这种谐振腔TMy模的共振峰波长随x、y方向的应力变化以及随应力环境的变化均具有较好的线性特性，其应力响应灵敏度为0.013 69 nm/Mpa，且这种谐振腔沿x方向和y方向的应力响应灵敏度相同；同时，这种谐振腔的共振峰主峰随温度呈分段线性变化趋势，且具有最大1.4 nm/℃的温度灵敏度.另外，计算结果显示，这种结构的光子晶体谐振腔具有很好的频率开关特性.

为满足空间遥感的迫切需求，设计了星载低畸变超广角气溶胶探测仪系统.系统中多光谱成像仪的光谱范围为0.860～0.965 μm，全视场角为94°，相对孔径为1∶4,采用反远距结构，系统后工作距离为42 mm.根据反远距结构的像差特点，提出了合理选用易于加工的二次曲面校正畸变，并利用光阑像差产生的有效像差渐晕改善像面照度分布设计方法.运用光学设计软件CODE V和ZEMAX对气溶胶探测仪光学系统进行了光线追迹和优化并对设计结果进行了分析.结果表明,最大畸变为－1.6%，像面上边缘视场的照度大于中心视场照度的46%，光学系统在奈奎斯特频率38.5 lp/mm处的光学传递函数均达到0.59以上，完全满足设计指标要求;体积小，适合空间遥感应用；同时证明了设计方法是可行的.

针对应用在极轴式望远镜中的主焦点式光学系统，从主镜的支撑设计与分析、主镜的装调检测、校正镜组件的设计装调和系统的装调检测等方面进行了深入的研究.充分应用了有限元法分析主镜的支撑、定心仪检测光轴的同轴度、平行光管检测系统像质等，得出了主焦点式光学系统的一般装调检测方法.装调后的主镜面形检测结果均方根值达到0.042 8λ，校正镜组的光轴同轴误差达到12.4″.对系统的像质评价采用能量集中度法，成像在靶面上的星点80%能力集中度在24 μm×24 μm范围以内，达到设计指标要求，说明系统结构设计合理，装调检测方法可行.该方法和思路可推广至其他主焦点式光学系统的装调检测工作.

为了实现1.23 m望远镜在环境温度从－35℃～+55 ℃变化范围内，光机系统的成像质量的指标要求，本文从原理上分析了温度变化对光机系统中光学元件面形准确度及相对位置关系的影响，推导出了主次镜间光学间隔变化与像面离焦量的比例关系.通过对1.23 m望远镜光学结构的像质分析，结合光机结构设计，搭建了适合环境温度变化的光机系统，从方案设计上满足了望远镜系统的成像要求.通过实际的成像实验，验证了温度变化导致的主次镜光学间隔变化对望远镜系统成像带来的离焦的影响，并给出了具体的温度补偿措施，即采取次镜调焦的方式，可满足具体观测实验的要求.同时，为今后1.23 m望远镜以及类似的大口径望远镜系统的实验和技术改造提出了切实可行的意见.

随着空间光学技术的发展，对于空间相机地元分辨率的要求越来越高，而且必须具有多光谱成像能力，因此空间相机光学系统的设计要满足视场大和畸变小的要求.本文以共轴三反射光学系统为基础，研究了一种新型的三反射光学系统.该系统不仅中心遮拦小、光学畸变低，而且实现了全色和多光谱CCD的合理排布.设计结果表明：当光学系统的焦距为f=12 000 mm、F数为12、成像谱段位于450~900 nm时，视场角可以达到1.6°，光学系统的线中心遮拦比低于1/3，光学畸变量小于0.5%，在50 lp/mm处调制传递函数优于0.47，成像质量达到衍射极限，可以满足多光谱高分辨率空间相机对地遥感的使用需求.

通过对520 mm口径RC系统进行面形波像差检测，并将其主、次镜各光学零件实际面形的干涉检测结果输入Code V软件进行了系统成像质量的波像差分析.分析结果与实际系统装调完成后的系统成像质量波像差检测结果对比，具有高度的一致性，说明在计算机辅助装调工艺中应用该仿真工具仿真度高，可以用于实际光学装调的仿真分析、指导光学装调.

为在外场环境下对大口径望远镜进行系统波像差的检验，研制了一套具有高探测能力的Shack-Hartmann波前传感器.利用恒星作为光源，对口径1 m、焦距11 m的大口径望远镜进行了波像差检验实验，测量结果为系统波像差在0.39λ~ 0.46λ RMS之间，且随着俯仰角的增加而增大，主要像差形式为3阶0°像散，与星点检验的结果一致.

应用不对称性参量对周期量级强激光脉冲下原子电离分布的反演不对称性进行了定量分析.采用非微扰的散射理论解析方法和三个激光模式模拟超短脉冲，研究不对称性参量随激光强度、包络位相和脉冲宽度的变化.计算表明,这种不对称性是随着波包的绝对位相以正弦形式变化而变化，其最大不对称程度依赖于脉冲强度和脉冲宽度.随着激光强度的提高，不对称性参量是先降低到最小值然后增加.对脉冲宽度相对长、有几个周期量级的高强度激光，其不对称性具有显著的特点.因此，提高脉冲强度有助于对包络绝对位相变化的观察.

为了得到中心对称双光子光折变晶体中低振幅灰空间孤子时间特性的结果，基于中心对称光折变晶体中双光子光折变效应的理论模型，推导出了含时间参量的空间电荷场和光波动态演化方程.采用数值方法，得到了低振幅灰孤子强度包络和强度半峰全宽的时间演化特性.结果表明：初始阶段形成宽度较宽的孤子，其宽度随时间单调递减到一个最小值直至稳态孤子的形成；在相同的演化时间内，孤子半峰全宽随着孤子峰值强度与暗辐射比值的增大而变小.研究了不同时间下低振幅灰孤子动态演化特性.

在建模和理论分析的基础上, 对三脉冲飞秒激光作用下核壳结构CdSe/ZnS量子点量子阱中1se1sh激子光跃迁引起的受激光子回波效应进行了深入研究.运用有效质量近似方法求解了载流子的静态薛定谔方程，得到能量本征值和对应波函数.基于光学Bloch方程，分析了受激光子回波的参量相关性.结果显示受激光子回波信号可以通过量子点量子阱结构和尺寸的改变进行有效调节.同时，在量子尺寸限制理论的基础上讨论了结构和尺寸的变化对受激光子回波信号的具体影响.

地下管线工作环境恶劣，腐蚀是引起它破坏和失效的主要原因之一.本文提出了一种应用光纤光栅传感器监测管道腐蚀的新方法.输送石油和天然气等一些物质的管道内部存在的压力会使管道发生膨胀，进而导致管道外壁产生环向变形.假定管道为无限长，管道内部压力导致的管道外壁轴向应变可忽略不计，当管线发生腐蚀时，会导致管壁变薄，管道内部的压力又可以看作基本不变，这样就会增大管道外壁的环向应变.当管道内部压力保持恒定时，管道壁厚与应变之间存在一定的反比例关系，本文方法就是将封装好的光纤光栅传感器粘贴在管道外壁，通过监测外壁环向变形来判断管道腐蚀的情况和程度.通过理论值、模拟值和试验值三者的对比分析来说明了这种新方法是可行的，并且值得被广泛应用，为埋地管道的防灾减灾提供了一种对策.

基于二次彩虹法用三种不同波长(632.8 nm、532 nm、404 nm)的激光测量了玻璃微珠的折射率，并由柯西色散公式拟合得到三种典型高折射率玻璃微珠1.90、1.93和2.2的色散方程,得出现行的玻璃微珠具有正常色散但色散较大的结论.通过分析在不同入射角情况下，色散对玻璃微珠回归反射性能的影响，得出折射率1.90和1.93的玻璃微珠具有优良的回归反射性能.此外，用光线追迹模拟了色散对回归反射后光能量在近轴区域分布的影响，折射率1.90和1.93的玻璃微珠回归反射光线的能量主要集中在5°范围内.

当目标尺度发生变化时，传统Mean-Shift跟踪算法因跟踪窗口尺寸不变容易导致跟踪目标丢失,为解决此问题,本文提出一种带宽自适应算法对目标尺度变化进行检测，从而实现模板更新.该算法分别将模板图像与当前帧目标图像分割成等间隔半径的若干同心圆，通过计算模板图像与当前帧图像不同环层之间相似性度量，根据相应环层之间相似性度量关系确定当前帧模板带宽更新参量，最后利用kalman滤波完成模板尺度更新，从而实现目标稳定跟踪.实验证明，当目标尺度发生变化时，目标模板自动更新，能够实现目标稳定跟踪；相对传统Mean-Shift跟踪算法，目标跟踪可靠性能得到了提高.

提出一种基于两步正交相移干涉的光学图像加密技术.这种相移干涉数字全息只要记录两幅干涉图，不需要记录物光波和参考光波的强度信息，就可以再现没有零级像和共轭像的再现像.物光波对应的光路经过两次菲涅尔变换，并结合双随机相位编码.参考光分别引入0和π/2相位，用数字化记录介质记录两幅数字全息图作为加密图像.解密时只要获得正确的密钥，经过简单的计算就可以重建清晰的原始图像.模拟实验验证了它的可行性和有效性，分析了抗裁剪和噪音的鲁棒性.

借助高准确度数字散斑相关技术并结合标记点法，对工作的热风炉进行了实时位移和应变检测.测试了环向和轴向位移和应变，得出热风炉壳的位移场等直线，即环向位移呈现竖向条纹，轴向位移总体呈现水平状位移等值线，并且位移数据较为均匀.由位移场得到了应变场，由于温差变化不大，由此产生的最大热应力为63.85 MPa.数字散斑相关技术所测结果与标记点法所测数据吻合.现场检测表明，炉壁外表面，由热交换引起的应力远小于钢材的许用应力，所以结构运行安全.

根据高光谱图像较强的谱间相关性，提出一种基于谱间线性滤波的高光谱图像压缩感知方法.高光谱图像进行压缩重构时，利用相邻波谱的谱间相关性，对重构的当前帧与前一谱段的重构图像进行谱间线性滤波，降低了重构帧的噪音信息，纠正了重构帧的轮廓信息，从而提高重构质量.在进行谱间线性滤波时，保留重构帧的低频系数，高频系数与前一波谱重构图像的高频小波变换系数进行线性加权求和，达到滤波的效果.通过实验表明，该方法能够有效提升图像重构质量，并降低重构时间.

在运动和离焦所引起的图像模糊的情况中，本文提出了一种新的基于霍夫变换区分离焦模糊和运动模糊两类模糊的方法.该方法通过比较霍夫变换矩阵中的亮点数来区分两类模糊，不仅正确率达到100%，而且抗干扰性能好；其次通过对运动模糊图像做两次方向微分，估计其模糊方向，提高了模糊方向的估计准确度；最后利用改进的Prewiit算子和费米函数计算模糊图像的刃边函数，进而得到图像的调制传递函数，再利用维纳滤波复原图像.实验结果表明:本文算法不仅具有有效性和强抗噪音能力，而且对图像的信噪比要求可以低到20 dB；与传统算法相比，提高了图像的复原质量.

以桂花幼苗为试验样品，采用二次正交旋转组合实验优化设计方案，研究了光照、温度、湿度和水分4个基础环境因素对桂花幼苗叶片超弱发光值的影响，建立了4因素对超弱发光值的综合影响模型.分析发现:不同因素及其交互作用对超弱发光值影响的显著性也不同;其中4个因素的一次项和光照、湿度、水分因素的二次项，以及光照和水分、温度和湿度的交互项，对超弱发光值的影响极显著(p≤0.01);当光照采用10根灯管(即照度值均值为4 229 Lx)且温度、湿度和水分分别控制在35 ℃、85%和90 mL/d时桂花幼苗的超弱发光值最大.在此基础上进一步分析并获得了对超弱发光值存在影响作用的各单因素及交互作用的影响规律.