为了探测更高轨道的空间目标，研制了一台通光口径为Ф750 mm的望远镜.该望远镜为主焦点光学系统，由一片二次非球面反射元件和四片透射元件组成，具有大视场(4°)，大相对孔径(1∶1.32)和宽光谱(500~800 nm)的特点.本文以该望远镜的研制为基础，介绍了其光学系统各个元件的单独检测和系统装调完成后的整体检测方法和过程.采用样板法对系统中的球面透射元件进行了单独检测，采用透射无像差补偿器法对二次非球面反射镜进行了单独检测，采用反射无像差补偿器法对组合起来的透射校正镜组进行了检测，并且对系统装调对准之后的光学系统进行室内平行光管和室外对星观测两种方法进行检测.测量结果均满足设计要求，其中球面透镜的面形误差小于0.1个光圈，反射元件和透射元件非球面表面的面形误差均优于λ/30(λ=632.8 nm)，透射校正镜组的波像差优于λ/30(λ=632.8nm).光学系统整体检测结果表明，室内和室外检测结果一致，其像面的80% 能量集中度直径在4°的全视场范围内均小于2个像元，达到了设计的成像要求.

:为了全面地了解变形镜的性能，以便自适应光学系统更好地工作，进行了基于干涉仪测量的变形镜面形展平标定研究.首先，给变形镜的压电陶瓷驱动器施加一半的控制电压；再用Zygo干涉仪测得变形镜的面形，计算对应各个驱动器位置的镜面高度，并算得各个位置镜面高度相对平均镜面高度的偏差；最后，控制驱动器运动使偏差量为零.测试及实验表明，受压电陶瓷迟滞的影响，上述过程需要迭代4到6次镜面面形才会收敛到希望的准确度；对镜面周边无驱动器约束的21单元变形镜，展平之后其80%口径的面形接近λ/20（λ=632.8 nm）；对镜面周边有驱动器约束的137单元变形镜，展平后的面形优于λ/50.在望远镜不同的观测条件下，该技术可以快速地对变形镜进行展平标定，以适应不同的工作环境.

硫系玻璃与石英玻璃相比具有高折射率（2.0～3.5）、低声子能量 (<350 cm－1)、优良的中远红外透过性能(可至25 μm)等特性.本文制备了一种在中红外具有优良透过特性的无As环保型Ge20Sb15Se65硫系玻璃材料，以此为基质材料设计了一种三层空气孔结构光子晶体光纤，利用多极法对光纤的中红外色散特性进行了数值模拟，系统研究了结构参量孔径d、孔间距Λ 以及d/Λ 对其色散特性的影响.分析表明：通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ，可灵活的调节光子晶体光纤的零色散波长向短波或长波方向移动.通过优化结构参量发现，当Λ=3 μm，d/Λ=0.35 附近变化时，可获得3~5 μm色散平坦，且色散值小于5 ps·nm－1·km－1的光子晶体光纤.

采用双并行马赫曾德尔调制器产生高斯脉冲一阶微分和二阶微分型超宽带脉冲雷达信号和光载无线电传输技术，通过仿真研究了两种超宽带脉冲雷达信号在标准单模光纤中的传输特性.结果表明，高斯脉冲一阶微分型脉冲随着传输距离的增大而不断展宽，而高斯脉冲二阶微分型脉冲则先压缩后展宽.经100km标准单模光纤传输之后，在传输终端采用色散补偿光纤对传输信号进行不同程度的色散补偿，可获得满足美国联邦通信委员会规范要求的不同宽度高斯脉冲一阶微分和二阶微分型脉冲信号.

复合树脂材料已成为重要的牙齿美容修复材料.本文利用两种布喇格光纤光栅传感器测定了口腔复合树脂材料在光固化过程中的收缩与温度演化特性.一种为普通的光纤布喇格光栅，另一种为经过了化学镀镍的光纤布喇格光栅，同时埋入复合树脂样品中，用光照射使其固化，测得光纤布喇格光栅在固化过程中温度和应力随时间的演化曲线.实验结果表明，在光固化过程中，因为聚合反应，树脂产生了强烈的收缩应力和温度变化.掌握复合树脂的光固化收缩特性和温度变化特性对不断改良材料性能以及优化口腔材料的治疗效果具有实际意义.

为评估应用于光纤陀螺和光纤电流传感器等传感领域的光纤环圈的机械可靠性，排除光纤涂覆和环圈灌胶等因素，必须评估所用光纤在弯曲状态下的机械可靠性.在已被广泛接受的均匀拉伸应力状态下通信光纤的机械可靠性模型基础上，根据这种环圈光纤在弯曲状态下的一般应力分布，对于绕环张力和弯曲应力同时存在的情形，建立了评估这种环圈光纤的机械可靠性的一种模型.该模型通过采用弯曲状态下光纤表面的最大弯曲应力值，和由于一般情况下弯曲中轴内侧的压缩应力远小于外侧拉伸应力的这一事实而忽略内侧的压缩应力，从而简化了弯曲应力的不均匀分布;同时通过该模型中所含的多个参量的选择给出了最为保守的结果.利用该模型进行的数值计算预测了采用不同直径的光纤分别绕制的不同环圈直径的环圈光纤在不同服役条件下的机械可靠性.结果表明，除了光纤半径和疲劳因子等这些光纤自身的固有因素外，绕环张力、环圈半径和筛选张力等工艺参量对环圈光纤的机械可靠性也是有重要影响.

为解决四波混频法测量光纤非线性系数未考虑泵浦消耗而导致结果不准确的问题，提出了一种在简并四波混频情况下测量非线性系数的方法.根据光纤中简并的四波混频理论，推导出了考虑泵浦消耗和光纤损耗的椭圆方程.通过设定数值计算所需的各个参量并利用简单的数学方法分析了计入泵浦消耗、光纤损耗的必要性，得到被测光纤的非线性系数，与Optisystem的仿真结果一致.研究表明，这种改进的测量方法不但适用于小信号情形下的四波混频过程，还可以应用于出现参量饱和现象的场合，为进一步设计光纤2R再生器件提供了重要依据.

采用周期信号调制色泵噪音驱动的单模激光模型，运用线性化近似方法研究了单模激光系统光强关联函数C(t)随时间的演化关系，分析了调制信号的振幅B、频率Ω等对光强关联函数随时间演化的影响. 发现在泵噪音自关联时间τ<<1的情形下，随着调制信号频率Ω、振幅B的增加，C(t)随时间的演化为单调衰减；在τ>>1的情形下，随着调制信号频率Ω、振幅B的增加，C(t)随时间的演化均为周期性振荡衰减.

针对红外相机模拟器仿真度量化评价体系的现状，提出了一种基于模糊逻辑和模糊集思想的全新的理论框架.该框架是一种客观的、多尺度的评价体系，涉及到模糊逻辑、曲线相似度评价、图像质量评估以及信息论等多个交叉领域.和现有的单一尺度的评价方法相比，这种多尺度的仿真度评价分析系统综合考虑了成像系统的主要性能特性参量和系统输出图像的质量，具有更好的任务适应性，可以方便地量化和比较具有相同或相似需求的相机模拟器的仿真度结果.

超分辨率图像重建中，Huber马尔可夫随机场模型是一种常用的正则化算子.针对Huber函数中固定梯度阈值引起图像重建效果不佳的问题，本文提出一种梯度阈值自适应处理的红外图像超分辨率重建算法.在最大后验概率理论框架下，构造了基于数据项和正则项的正则化模型；通过迭代的方式，利用中间重建结果不断更新正则化参量，解决了Huber马尔可夫随机场模型中梯度阈值不易选择的难题.实验结果表明，改进算法能够根据局部梯度特征自适应选择相应的正则化参量并找到最优解，较好恢复目标细节的同时有效抑制了图像噪音.

表面等离子体激元具有近场增强效应，可以代替光子作为曝光源形成纳米级特征尺寸的图像.本文数值分析了棱镜辅助表面等离子体干涉系统的参量空间，并给出了计算原理和方法.结果表明,适当地选择高折射率棱镜、低银层厚度、入射波长和光刻胶折射率，可以获得高曝光度、高对比度的干涉图像.入射波长为431 nm时，选择40 nm厚的银层，曝光深度可达200 nm,条纹周期为110 nm.数值分析结果为实验的安排提供了理论支持.

为了获得高质量小孔, 克服单脉冲激光打孔的不足, 设计了一种能够产生多脉冲激光波形的激光器电源.并在1 mm厚的薄钢片上得到直径小于1 mm的小孔.多脉冲打孔理论分析表明，多脉冲激光打孔不但减少了熔融物和等离子体的产生, 而且降低了激光打孔对高能量的要求, 获得的小孔质量优于单脉冲激光打孔. 另外脉冲宽度和脉冲间距的选择对激光小孔加工质量起决定性作用, 在加工高质量孔的时候, 应该选用较短的激光脉冲宽度.实验表明,利用三脉冲激光输出波形打孔所获得的小孔质量要优于单脉冲激光打孔效果,有效脉冲平均能量为350 mJ, 宽度为100 μs, 脉冲间距为100 μs.

基于热传导理论，构建了高斯分布的连续激光辐照GaAs材料的二维轴对称非稳态物理模型，且利用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics求解热传导方程得到了材料表面温度分布曲线以及光斑中心处温度沿厚度方向分布曲线，并得出GaAs材料的分解损伤时间与入射光功率密度的关系曲线.研究表明，在连续激光辐照下，GaAs材料可能会发生分解损伤，激光功率越高，材料被破坏所需的时间越短.理论计算结果与相关的实验结论一致，说明所建立的激光辐照效应模型具有科学性.

传统距离多普勒算法中观测期间多普勒频率为常量的假设在合成孔径激光雷达系统中不再成立.根据合成孔径激光雷达回波信号模型，推导计算了振动对合成孔径激光雷达回波相位的影响.根据实际情况引入振动频率不超过500 Hz、振幅不超过0.2 mm的机载平台微振动参量，结果表明载机微振动对合成孔径激光雷达成像的方位分辨率影响很大，而对距离分辨率影响不大.采用时频分析成像方法，能够有效克服传统距离多普勒算法对时变信号处理的局限性.分析比较WignerVille分布、伪ＷWignerVille分布和平滑伪WignerVille分布作为核函数的时频成像结果，均无法兼顾成像分辨率和成像效率.据此本文提出了一种基于自适应窗的联合时频成像方法，根据变异系数和变异阈值的比较自适应地调整子区域窗口大小，从而达到成像分辨率和算法效率的平衡优化.仿真结果表明，本算法对成像分辨率影响不大，成像时间减少近69.87%，适用于合成孔径激光雷达对成像高分辨率和成像效率的要求.

量子移动通信是量子力学与移动通信相结合的崭新的通信技术，具有灵活、高效、安全、保密的优势.本文提出了基于纠缠度计算的同小区内不同扇区天线之间纠缠信令的越区切换策略.研究了量子移动通信终端与天线纠缠度随距离及角度变化关系.在此基础上，对信令的越区切换进行了建模仿真.结果表明，本文所提出的纠缠信令切换策略可靠性高，对于对构建未来量子移动通信系统及其信令标准的制定具有重要的技术支撑作用.

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导出了三层球型量子点的三阶非线性光学极化率（自聚焦）的解析表达式.通过数值计算，分析了ZnS/CdSe/ZnS球型核壳结构量子点的三阶极化率（自聚焦）与量子点尺寸和入射光频率之间的关系.结果显示，量子点尺寸增大时，自聚焦效应三阶极化率（自聚焦）的峰值高度增大，峰值位置红移.本文的讨论为实验研究和实际应用提供了理论依据，对于光电器件的研究和改进有参考价值.

计算全息和光学全息都可应用于三维显示，但各有自己的优势和缺陷.将计算全息和光学反射全息相结合，可以突破光学全息对记录物体的限制，进行虚拟物体或自然场景的全息图的制作，同时可以实现白光再现.本文首先用三维扫描仪获得实际物体的三维数据，用“点云算法”模拟得到其菲涅耳全息图透射率数据，采用计算全息打印机将其输出于全息记录介质，得到可光学再现的菲涅耳计算全息图H1.然后将H1作为光学全息的记录物体进行反射全息记录，将平面全息转化为体全息，实现了计算全息白光再现.

提出了一种利用相邻相关像素对红外数字图像中的可疑小目标进行检测的算法. 该算法首先利用自适应全局阈值检测图像中的亮像素,并借助相邻相关像素信息滤除结果中的亮噪音点；然后依据亮像素的相关性,对剩余的亮像素进行加强,并再次抑制噪音,获得可观的信噪比增益.相对于传统的TopHat变换,该算法能够在有效提高待检测目标信号强度的同时很好地抑制噪音,有效地保留了目标图像的边缘细节.

立体图像质量评价在立体图像压缩、处理以及通信领域中有着十分重要的作用，一种好的立体图像质量客观评价方法也要依赖于立体图像的主观评价.本文基于人眼的立体视觉特性，提出了相对完整的立体图像质量主观评价方案，该方案主要分为立体图像库的建立、评测者的选择、观看条件的描述、评测者的训练和测试、数据处理和实验结果分析六个方面.实验中,评测者根据自己的主观感受，对所选取的立体图像进行评分，最后用数理统计理论对所得数据进行处理.结果表明，本文所提出的主观评价方案可行，能够正确反映立体图像质量的优劣.

基于Stockes矢量，通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度，研究了532 nm、650 nm和780 nm三个波长的光与散射粒子粒径为325 nm的脂肪乳剂溶液作用后，其后向散射光的偏振度特性.研究结果表明，对于入射线偏振光，780 nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分，而532 nm波长则相反；对于入射圆偏振光，三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分；532 nm波长的总偏振度高于650 nm和780 nm两个波长各自的总偏振度；线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性，但偏振光在散射介质中的穿透深度较小.因此，后向散射成像技术适用于物体表层成像，而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量.

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式，通过数值模拟计算，研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明，磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响，低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加，而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内，磁流体偏振光透过率随其液态介电常量εliquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μd/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.

基于位函数的引入与介质参量无关,将各向异性目标内外的电场展为级数形式，得到了任意各向异性目标n阶散射场、目标内场的递推表达式，给出了介电常量张量的变换关系，在平面波任意入射的条件下，并给出了传播单位矢量与极化单位矢量的一般关系.以磁化冷等离子体为例，给出了一阶散射场的具体表达式，并对二阶散射场引起的误差进行了评估.在THz波段和光波段，对所得结果进行了部分仿真.结果表明：微分散射对电波频率和极化状态等因素的影响较为敏感，介电常量张量的非对角元素对散射的影响不大，当波长与目标尺寸一定时，仿真结果不仅适用于THz波段，对其它波段也成立.

为平衡光栅色散型光谱仪光通量、系统信噪比和光谱分辨率之间的矛盾，介绍了一种基于微狭缝阵列的静态双增益阿达玛光谱仪.在分析其实现静态双增益工作原理的基础上，阐述了由于阿达玛编码模板多狭缝阵列引起的光谱重叠的原因.为实现静态双增益阿达玛光谱仪光谱重叠校正，理论推导了光谱偏移量与阿达玛编码模板狭缝空间位置之间的关系，以及分光后某波长空间错位量与码元（狭缝）空间位置、波长之间的关系.仿真实验验证了此方法简单有效，无需复杂计算，修正速度快，易于编程实现.

食用香料是人们在烹饪过程中必不可少的调味品，对食用香料的鉴别和食用安全性检测也尤为重要.本文利用太赫兹时域光谱技术对食用香料进行测试，得到了黑胡椒、白胡椒、花椒、大料、姜粉、甘草、香叶以及五香粉、十三香等香料在太赫波段的吸收谱和折射率谱.结果表明，不同种类的香料都有其独特的特征吸收光谱，样品的吸收谱在0.2~1.25 THz频段内以不同的斜率单调递增，在1.25~2.0 THz频段呈现出不同的吸收峰.样品的折射率值在1.3~1.8之间变化，并且，样品的折射率在其吸收峰所对应的频率处出现了反常色散.通过对吸收系数的斜率、峰值位置以及折射率进行定标分析，太赫兹时域光谱技术可以用于不同种香料的定性检测.实验数据为食用香料的鉴别提供了依据，可以用于建立食用香料的太赫兹波谱数据库.