在Si/SiO2衬底上生长金属银作为阳极，4,4,4-tris(3-methylphenylpheny-lamino)-triphenylamine(m-MTDATA):MoOx/m-MTDATA/N,N-bis-(1-naphthyl)-N,N-diphenyl-1,1-biphenyl-4,4-diamine(NPB)作为空穴注入及传输层，发光层采用4,4-N,N-dicarbazole-biphenyl(CBP)掺杂磷光染料(1-(phenyl)isoquinoline)iridium(III) acetylanetonate(Ir(piq)2(acac))的结构，4,7-di-phenyl-1,10-phenanthroline(BPhen)作为空穴阻挡层及电子传输层，阴极为LiF(1 nm)/Al(2 nm)/Ag(20 nm)复合阴极结构.通过在光取出的复合阴极上方生长一层CBP光学覆盖层，有效地改善了复合阴极膜系的透射率，从而改善了顶发射结构的光学耦合输出特性，在提高器件的正向发光效率的同时还使色坐标往深红光区移动.并且生长光学覆盖层结构的器件角度依赖特性明显得到改善，这对于制作高显示质量的显示器件具有重要意义.在原有结构的基础上增加20 nm的NPB掺杂磷光染料Ir(piq)2(acac)作发光层，从而得到双发光层结构为NPB:Ir(piq)2(acac)(1%,20 nm)/CBP:Ir(piq)2(acac)(1%, 20 nm).由于NPB具有较高的空穴迁移率，避免了由于光学厚度的增加而引起器件工作电压的大幅升高，而双发光层的结构有利于增大激子复合区域，提高辐射复合几率，减少非辐射损耗，实现主客体之间高效的三线态能量传递，相对单发光层顶发射结构，双发光层结构不仅提高了器件的发光效率，而且改善了器件的色坐标.

基于色度学原理，研究了彩色计算全息颜色的匹配问题，给出了电子显示色系下颜色量与计算全息物光波振幅之间的等色传递关系.首先，讨论了电子显示色系和彩色计算全息色系之间的颜色传递问题，并且给出了这两个色系下颜色量的转换方法.其次，以彩色全息再现像与原始计算目标颜色一致为目的，分析了彩色计算全息色系下的颜色量和与其对应物光波振幅的关系，并得出了颜色量和物光波振幅间应满足的一般方程.最后，本文选取PAL制式彩色显示色系下的彩色目标为全息图计算物体进行了彩色全息显示实验，结果表明本文所述彩色计算全息颜色匹配方法是有效的.本文的研究工作将为彩色计算全息显示的实用化奠定一定的理论基础和技术依据.

在图像处理领域中,准确判断所处理图像的质量是一项关键技术.本文在基于结构相似度的图像质量评价方法的基础上，考虑了边缘信息对人眼感知结构的重要性，提出了基于边缘结构相似度的图像质量评价方法.实验中，对实验图像进行客观指标的提取与计算，最后统计分析实验数据.结果表明，该方法对图像质量的评价结果优于基于结构相似度的图像质量评价方法，能够正确反映图像质量且更加符合人眼的主观感受.

针对多聚焦图像与多光谱和全色图像的成像特点，结合Shearlet变换具有较好的稀疏表示图像特征的性质，提出了一种新的图像融合规则.并基于此融合规则，提出了基于Shearlet变换的自适应图像融合算法.在多聚焦图像的融合算法中，分别对聚焦不同的图像进行Shearlet变换，并基于本文提出的融合规则，对分解后的高低频系数进行融合处理. 通过与多种算法的比较实验证明了本文提出的算法融合的图像具有更高的清晰度和更加丰富的细节信息.在多光谱和全色图像的融合处理中，提出了一种基于Shearlet变换与HSV变换相结合的图像融合方法.该算法首先对多光谱图像作HSV变换，将得到的V分量与全色图像进行Shearlet分解与融合，在融合过程中对分解系数选用特定的融合准则进行融合，最后将融合生成新的分量与H、S分量进行HSV逆变换产生新的RGB融合图像. 该算法在空间分辨率和光谱特性两方面达到了良好的平衡，融合后的图像在减少光谱失真的同时，有效增强了空间分辨率. 仿真实验证明，本文算法融合的图像与传统的多光谱和全色图像融合算法相比，具有更佳的融合性能和视觉效果.

在认真研究算术编码和算术加密的基础上，提出了一种基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法.使用密钥对图像压缩产生的原始上下文和原始判决进行修正，实现了图像联合加密.阐述了上下文修正和判决修正算法的规则，对其安全性进行分析.结合比特平面编码技术，可以使用不同密钥对不同小波分辨率的系数分别加密，实现分辨率选择性加密，以满足不同应用需求.对零树编码进行改进，加入自适应算术编码，并对联合压缩加密算法进行仿真.结果表明：相对原始图像压缩算法而言，所提出的图像联合压缩加密算法具有基本相当的压缩效率；相对区间分裂的联合加密算法而言，所提出算法具有更好的安全性.

能带值为0.5~0.85 eV材料的稀缺是多结太阳能电池面临的一个主要挑战，本文使用非真空的机械化学法合成了能带值为0.83 eV的Cu2SnS3化合物，使用印刷技术将其制备成吸收层薄膜，并采用superstrate太阳能电池结构(Mo/Cu2SnS3/In2S3/TiO2/FTO glass)对其光伏特性进行了研究.实验表明所制备的太阳能电池短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率分别为12.38 mA/cm2、320 mV、0.28和1.10%.此外，为更好地满足多结太阳能电池对电流匹配的需求，本文对所制备太阳能电池的Cu2SnS3/In2S3 p-n结进行了分析.通过在p-n结界面植入一层薄的疏松缓冲层，使调制后的太阳能电池短路电流密度从最初的12.38 mA/cm2增加到了23.15 mA/cm2，相应太阳能电池转换效率从1.1%增加到了1.92%.该p-n调制技术对印刷型薄膜太阳能电池具有重要借鉴意义.

针对传统傅里叶变换法在处理含有多突起的载波散斑条纹图时，由于存在频谱展宽会出现严重的解调相位失真，提出了一种基于条纹中心线的载波散斑条纹解调方法.根据载波调制时所采用平行调制方式和倾斜调制方式，分别从理论上对相关的中心线解调法进行数学推导，并进一步采用最小二乘三次曲面拟合法获得被测物面全场的离面位移信息.实验结果表明：利用上述中心线解调法和曲面拟合法能解调出复杂的载波条纹图，并获得具有亚像素定位准确度、连续光滑的全场离面位移信息.

制备高效率、高亮度的红光有机发光二极管是显示器实现全彩色的关键，对高性能的红光有机发光二极管器件研究具有十分重要的意义.本文主要研究了掺杂剂(DCJTB)浓度对红光有机发光二极管性能影响.实验采用真空热蒸镀的方法，选取结构为ITO／2-TNATA(20 nm)/NPB(30 nm)/AlQ(50 nm):(X%)DCJTB／AlQ(30 nm)／LiF(0.8 nm)／Al(100 nm)的红光器件，在高准确度膜厚控制仪的监控下，实现了有机薄膜功能材料的精确蒸镀.研究表明：红光掺杂剂掺杂浓度为(2.5~3.0)%时，在12 V电压下，可以得到发光亮度最高达到8 900 cd/m2，发光效率大于2.8 cd/A,且发光光谱波长为610~618 nm较为理想的红光有机发光二极管器件.

将光纤中磁光效应和非线性效应作为微扰，推导了磁光四波混频的耦合模方程.通过解析解研究了各向同性磁光非线性光纤的参量过程，并指出利用磁光耦合系数的色散特性可以实现四波混频的相位匹配.同时，采用龙格-库塔法分析了在线双折射磁光非线性光纤中，忽略费尔德常量的波长依赖性时，左旋圆偏振光参量增益的磁控特性，指出了实验中采用较高费尔德常量的非线性光纤的必要性.研究表明：1)对于低线双折射磁光非线性光纤，优化双折射大小可以获得最大的参量增益；2)根据参量增益对磁光耦合系数的单调依赖特性，适当选择光纤长度、泵浦功率以及输入导波光的偏振态，可使参量增益的磁可调范围大大提高.

从载波相位调制解调原理出发,理论分析了载波频率漂移对解调结果的影响.通过对解调公式的推导及分析,给出了频率漂移对解调结果影响的公式.结果表明,当混频基频信号的频率与载波频率存在微小频差时,解调结果将出现低频调制,严重影响解调效果;仿真及实验验证结果与理论分析完全吻合.

基于输入/输出功率转移函数的线性化三段模型，考察了全光整形器性能的理论评价方法，通过构建一个光纤四波混频整形仿真系统，验证了这种方法的合理性.分析了高斯分布的输入信号对全光整形器输出性能的影响.根据输入信号特性，将转移函数曲线由低到高分为五个区域，当信号“1”的均值落在第五区域时可获得较高的品质因数值和误码率性能的提升.最佳工作状态下，随着转移函数中间段斜率的增加，全光整形器输出信号品质因数值和误码率性能的提升会趋于饱和，但消光比有一个线性的增加.

以波长为975 nm的半导体激光器作为泵浦源，周期性地脉冲泵浦一个包含Yb掺杂光纤和光纤光栅对的Yb光纤激光器，实现了基于增益调制技术的全光纤化高功率Yb光纤激光器的稳定脉冲输出.在50 kHz重频下，采用20 W的泵浦功率和2.4 μs的泵浦脉冲宽度，获得了1 060 nm波长脉冲宽度仅100 ns的稳定脉冲激光输出，单脉冲激光能量约为20 μJ.以此作为脉冲激光种子进行功率放大，获得了性能稳定的全光纤结构高功率脉冲激光输出，放大后单脉冲能量超过200 μJ，激光放大器斜率效率达到60%.

以星对星激光雷达成像为应用背景，提出了一种基于啁啾脉冲信号的反射层析成像处理方法，该方法通过激光雷达多角度回波非相干累积实现高分辨率的图像重构；分析了星对星反射层析成像的实现条件，包括成像分辨率、工作模式及成像时间.研究结果表明，采用本文所提出的成像方法，通过同轨道面的伴星探测方式可以满足激光雷达反射层析成像多角度探测的要求，在观测角度范围大于60°时能够得到0.1 m目标分辨率，角度范围越大，分辨率越高，且成像时间与卫星轨道半径和两星距离有关.实验验证了该方法的有效性和星对星反射层析成像的可行性.

为了实现对飞机尾涡的有效监测，解决机场飞行安全与跑道容量受限的问题，提出了一种基于激光雷达回波的飞机尾涡参量提取算法.从尾涡的物理模型出发研究飞机尾涡的涡旋环量、径向速度分布等参量，对尾涡结构进行描述.依据尾涡参量的性质，给出了参量提取算法的设计流程，即对回波信号进行分解除噪等处理；通过选取门限确定正负速度包络，进而得到径向速度分布；利用径向速度分布反演得到涡核半径、涡核位置及涡旋环量等尾涡参量.最后以某型飞机的激光雷达探测实验数据为例进行了实例计算并与模型仿真结果进行对比，验证了该算法的有效性.

针对形位不确定回转壳体内表面的测量及重构问题，提出了一种准在线纵截线测量与曲面重构方法.通过粗、精测量相结合的实现过程，首先根据技术文件提取回转壳体的基本信息，并针对内表面存在的不确定性，建立一种模糊调节规则，对回转壳体内表面的形位进行预测，实时调整激光测量的角度与位置，完成测量.搭建激光测试试验平台，开发了模块化的测试平台软件系统.采用所提方法对回转壳体内表面进行测量试验研究，得到待测回转壳体内表面的三维数据，并进一步根据回转曲面二次加工的要求对曲面的重构方法进行分析，重构回转壳体内壁的三维曲面实体模型.试验结果表明，曲面模型的相对误差绝对值平均值小于0.024%.

冬虫夏草是一种名贵的中药材，有非常广泛的用途.为了探索这种中药整体的药理特征，本文将这种中药作为一个整体，将其一维线性谱的吸收峰视为简正模.在假定各模式之间的相互作用与偶极矩的大小后，建立了激光与冬虫夏草相互作用微观模型.在此基础上，理论计算了冬虫夏草的二维非线性激光谱，并将所得光谱图与实验结果比较，从而确定冬虫夏草的能级结构与各简正模式间的耦合强度以及其偶极矩的大小等,为深入研究这种名贵中药提供了一个全新的思路与方法.

一般的检测假酒中甲醇的化学方法虽然结果较准确，但操作复杂、费用昂贵且对实验的环境条件要求严格.为此，提出了一种基于支持向量机对掺甲醇的假酒光谱进行识别与分类的方法.采用ASD FieldSpec 3光谱仪测量了样品溶液的反射光谱；通过对反射光谱进行平滑、导数等预处理并进行相关性分析和单变量回归分析，得出假酒中甲醇光谱不被乙醇光谱掩盖的特征峰作为特征谱带；最后用特征谱带训练分类模型并得到分类结果.结果表明：以甲醇含量小于等于3%为真酒的总体分类准确度为85%，以甲醇含量小于等于5%为真酒的总体分类准确度为97.5%；证明该方法是可行的且具有较高的分类准确度.

通过测量超二代像增强器多碱阴极的光谱反射率和透射率，根据能量守恒定律计算得到了多碱阴极的光谱吸收率.结果表明，只有当光子的能量大于1.333 eV以后，多碱阴极的吸收率才开始快速增大.这说明多碱阴极的光谱吸收存在一个1.333 eV的长波吸收限，入射光的光子能量如果小于该吸收限，多碱阴极将不吸收.在多碱阴极的表面电子亲合势进一步降低的情况下，多碱阴极光电发射的长波理论阈值由长波吸收限所决定.多碱阴极在吸收光子之后的电子跃迁过程中，跃迁电子的能量增加小于所吸收入射光子的能量，即存在一个“能量损失”.光子的能量越高，所激发的跃迁电子所处的能级越高，能量损失越大.同时光子的能量越高，跃迁电子所处的能级越高，电子跃迁的几率越低.多碱阴极的量子效率由吸收率、跃迁几率和跃迁能级、扩散过程中的能量损失等因素共同决定，因此多碱阴极的量子效率存在长波阈的同时也存在短波阈.多碱阴极的量子效率在2.11 eV达到最大值之后，随着光子能量的增加而单调减小，在3.6 eV时，量子效率减小到零.多碱阴极在3.6 eV时的吸收系数仍然很高，但由于电子跃迁的几率低，同时电子扩散过程中的能量损失大，导致尽管多碱阴极对短波具有较高的吸收系数，但量子效率仍然较低.因此对多碱阴极所吸收的光子能量中，转换成为光电导、晶格热振动等其他非光电发射形式能量的比例而言，短波较长波高，对光电发射的贡献率而言，短波较长波低.

研制了一种以非对称交叉Czerny-Turner光路为结构的互补金属氧化物半导体小型光纤光谱仪样机，探讨了以面阵互补金属氧化物半导体图像传感器作为光电探测器的光度测量准确性和线性问题，分析了杂散光对吸光度测量的影响.结论是：通过光强定标和非线性修正后，互补金属氧化物半导体小型光纤光谱仪可以满足一般的应用要求，其光谱测量范围为380~800 nm，光谱带宽约6 nm，积分时间1~500 ms，波长准确度±1 nm，光度准确度±0.03 AU.该光谱仪具有小型化、低成本、速度快等优点.

光电经纬仪俯仰动作时，引起主镜的面型误差，从而影响整个光学系统的准确度，以往主镜支撑结构采用被动式补偿方式，来保证实际面型最大误差在设计指标之内.本文基于压电陶瓷主动面型补偿技术，通过对俯仰变化引起面型误差曲线的实时修正，来主动控制主镜装调和动作引起的面型误差.使用光机系统联合仿真方法，拟合主镜面型误差，然后采用压电陶瓷的主动补偿技术修正面型误差，能够使原主镜峰值下降到66.9 nm，均方根最大值下降到12.9 nm，满足15.82 nm的均方根要求.基于压电陶瓷的主动面型补偿技术不仅可以很好地实时补偿主镜的动态面型误差，提高光学系统的像质清晰度和视轴稳定性，对大口径高准确度主镜系统的装调与动态检测有重要的意义.

为了实现偏振编码的自由空间量子密钥分发实验，研制了偏振保持的光机系统，并对该系统所采用的相位延迟传输机理及应用进行了研究，建立了偏振误码率在允许范围内的量子链路.首先，采用矩阵光学理论对偏振光的方位角、相位延迟与消光比的关系进行了介绍.接着，通过矩阵光学理论及实验验证了偏振光学系统的相位延迟线性叠加原理.然后，在相位延迟线性叠加原理的基础上，设计了一套偏振保持光学系统，并通过理论分析及实验验证了此系统具备良好的偏振保持效果.最后，将偏振保持光学系统的设计机理应用于量子通信光机系统的设计之中，并取得了良好的设计效果.实验结果表明：相位之间的相互抵消可以有效地进行偏振保持设计，最终设计的量子通信光机系统的偏振消光比优于500∶1.满足了自由空间量子通信实验中对偏振误码率的要求.

基于双折射铌酸锂晶体的电光效应，设计了一种偏振无关的二端口波导型多波长可调谐滤波器.在非对称干涉仪的上下分支波导上，耦合电极与相移电极周期性交叉级联实现模式的偏振转换.利用琼斯矩阵的Z域分析，求解驱动电压模拟实现多个波长的同时选择.仿真实现了自由光谱范围内分布任意的窄带多波长输出.波长中心处传输率为100%；旁瓣大小受到所选波长个数的影响，三个波长同时滤波的旁瓣可达12 dB.同时得到了梳状滤波输出谱，其通带顶部平坦，旁瓣可达15 dB以上.

在机械补偿变焦距光学系统中，通过利用变焦曲线控制变倍组与补偿组的移动来达到变焦目的.因此，为使变焦距光学系统在变焦过程中能够始终成像清晰且稳定，拟合出良好的变焦曲线是十分必要的.本文运用动态光学理论、CODE V和ZEMAX宏三种方法分别对一个20倍变焦距光学系统进行变焦曲线拟合，得到相应的运动曲线方程.根据所得到的三组曲线方程，随机选取若干变焦位置点，分别对这些位置点的光学系统离焦量、中心视场MTF和边缘视场MTF进行评价.数据分析表明，动态光学理论拟合出的变焦曲线在满足系统要求前提下更能够保证像面的稳定性.

针对监控视频中运动目标跟踪问题，提出了一种栅格划分的梯度朝向直方图特征对目标进行描述，并通过可视化技术来实时观测目标局部区域特征量的变化，通过变化来感知目标在运动中可能发生的遮挡等异常情况.利用感知到的状态自适应调整参加融合计算的子模板的个数，指导跟踪过程，以防止异常情况对跟踪结果的影响，实现了对视频目标准确、稳健的跟踪.实验结果表明，提出的目标局部特征能够较准确地感知目标及周围环境发生的变化，对于提高跟踪算法的鲁棒性和准确性具有积极的作用.