运用有效媒质、薄膜干涉及耦合波理论，结合数值寻优算法，采用不同形式的等效折射率来描述一维亚波长光栅的光谱特性。借助光谱误差函数及耦合波折射率，分别针对TE和TM模，对其他等效折射率在描述亚波长光栅时的有效性加以分析比对。研究结果表明：在光栅结构参数已确定的情况下，当归一化光栅周期Λ/λ<0.30时，TE模的二级近似折射率和精确近似折射率能够对其光谱特性给出高精度的描述；而对于TM模，由于光栅层中高级次谐波影响效应的显著性，导致用相应等效折射率描述其光谱特性时精度下降。此外，在采用不同形式的等效折射率计算亚波长光栅光谱特性随光栅深度变化关系时，除TE模情形的二级近似折射率以及精确近似折射率外，其他情形采用等效折射率计算得到的光谱均可能与实际光谱产生较大偏差。

基于光栅的表面等离子体共振(SPR)传感技术是近年来光纤传感领域的研究热点。论述了SPR传感器的工作原理、调制方式和光栅耦合式SPR传感器的理论。介绍了该领域的研究成果，包括利用光纤布拉格光栅(FBG)的空芯光纤SPR传感器、利用FBG或长周期光栅（LPG）的普通光纤SPR传感器、利用平面波导光栅的SPR传感器、利用金属表面光栅的SPR传感器及多通道光栅SPR传感器。总结了部分结构优化之后的典型参数，给出了基于光栅的SPR传感器的研究现状和发展方向。

随着波分复用(WDM)、偏振复用(PDM)和高阶调制等技术的使用，单模光纤的传输容量已经快速接近其香农极限。目前有望突破该极限的方法是空分复用(SDM)，这使得多模光纤重新受到关注。基于多模光纤的多输入多输出(MIMO)技术是解决信息爆炸式增长的新领域。研究并比较了光MIMO系统的各种实现方式，其中重点介绍了模群分集复用(MGDM)技术；同时也阐述了相干多输入多输出系统(COMIMO)相应的内容。最后指出多模光纤MIMO系统中存在的问题，以期对以后的研究有所裨益。

基于无线光信道和脉冲位置调制(PPM)信号的特点，将Turbo乘积码(TPC)引入其中，完成了Turbo乘积码和PPM调制硬件电路的设计制作。分别对系统能获得的调制增益和编码增益进行了详细的实验测试，证明了该设计方案可行，实验结果表明：在信息速率为155.52 Mb/s，闪烁指数为0.1，调制阶数M=4，误码率(BER)为10-6的条件下，与开关键控（OOK）调制系统相比，PPM调制方式原理样机可获得9.03 dB的调制增益，TPC编译码原理样机可获得4.2 dB以上的编码增益。该模块的应用将能够极大地提升无线光通信系统的性能。

随着各种多媒体业务的发展，对更高信道容量、更广服务覆盖范围以及宽带无线接入系统的强烈需求，使得基于光纤的无线信号传输(ROF)迅速发展起来。一些新型的技术如相干技术、多边带技术、多输入多输出（MIMO）技术、正交频分复用（OFDM）技术等，在ROF中的理论研究与应用也日趋完善，将其应用到射频无源光网络(RPON)系统中有望解决目前ROF接入的技术瓶颈，并改善ROF系统的性能。讨论和分析了这些新技术的原理，以及将其应用到ROF中的优缺点，以期为未来的研究提供一些参考。

将可见光通信引入到家庭网络中。为了简化通信光源的布线，设计了一种新型的基于可见光通信和电力线载波通信的家庭网络系统。介绍了家庭网络的总体结构，分别阐述了家庭网关、白光发光二极管(LED)驱动和网络用具的硬件和软件实现方法。可见光通信和电力线载波通信可以有效地应用于家庭网络，促进室内可见光通信的研究和发展。

压缩感知利用图像稀疏表示的先验知识，能从少量的观测值中重构原始图像。目前的压缩感知算法大部分针对灰度图像重构,而对彩色图像的重构问题研究很少。由于彩色图像三通道之间有很高的相关性，简单地将灰度图像重构方法分别应用于彩色图像的三个通道得到的彩色图像重构质量不高。为了提高彩色图像重构质量，利用具有近似平移不变性特性的双树复数小波作为自然图像的稀疏表示，提出了基于双树复数小波局部高斯模型的彩色图像压缩感知重构算法，该算法在重构时充分利用了彩色图像通道间的互相关性和小波系数的局部邻域统计分布的先验知识。实验结果表明，重构的彩色图像具有较高的峰值信噪比（PSNR）和较好的视觉效果。

苹果粉质化程度是衡量其内部品质的一个重要因素，粉质化造成苹果质量的降低以及商业价值的贬值。高光谱图像技术结合了光谱技术和图像技术的优点，能够无损检测苹果内部品质。提出了有监督等距映射（S-Isomap）和支持向量机（SVM）相结合的用于检测苹果粉质化的新分类方法。S-Isomap-SVM分类方法首先用S-Isomap对高光谱数据作非线性降维，再用SVM对降维后的数据进行分类。对于未知类别的测试样本，采用BP神经网络建模输出的方法，而后结合SVM得到对应的测试精度。这里将S-Isomap-SVM分类方法与SVM以及Isomap-SVM分类方法比较。结果表明，对高光谱数据而言，用S-Isomap-SVM得到的检测精度最高。

纳米光学表面是指表面粗糙度均方根值在纳米尺度的光学表面，广泛应用于微电子领域以及光学仪器和装备领域。纳米光学表面加工缺陷主要有表面损伤和亚表层损伤两个方面；基于非接触式无损检测手段的优点，针对白光干涉技术和表面散射测量技术等进行原理分析，采用不同的工艺条件制备不同加工缺陷的测试样片，分别采用白光干涉仪、原子力显微镜和表面散射测量仪进行测量对比分析，实验结果表明白光干涉技术是进行表面粗糙度和亚表层损伤测量的有效手段，具有检测精度高、测量速度快以及对被测件无损伤等特点。

光束合成作为提高脉冲激光功率的有效手段，近年来得到了人们越来越多的关注。综述了几种典型的脉冲光纤激光光束合成方法，详细介绍了近年来不同时域特性（如飞秒、皮秒、纳秒）脉冲光纤激光光束合成的最新进展，分析了各种合成方法的技术特点，总结了脉冲光纤激光光束合成的发展趋势。

为了研究化学激光器喷管列阵入口流场的变化特性，建立了适合于该流场特点的数学物理模型。该模型以化学激光器实验装置为基础，其喷管列阵分别由3个和4个单独的喷管构成。应用二维黏性守恒元与求解元(CE/SE)方法对该数值模型进行了计算模拟。结果表明,CE/SE方法能有效地模拟该流场中高温燃气的流动过程；流场达到稳定后计算得到的相关参数与实验结果基本吻合；对单一的喷管而言，流场中的相关参数(如压力、速度等)分布具有一定的对称性，其结果可以扩展至由更多单一喷管组成的喷管列阵。

采用FGH95镍基高温合金粉末对航空发动机叶片铸造材料GH4169基体进行了激光熔覆修复的实验。通过改变激光熔覆修复过程中抽运电流、离焦量、扫描速度以及扫描间距等工艺参数，研究了各工艺参数对激光熔覆修复件成形质量的影响。实验结果表明，GH4169高温合金和FGH95镍基高温合金粉末可以实现良好的冶金结合，当抽运电流300 A、离焦量+8 mm、扫描速度180 mm/min、扫描间距1.0 mm时，激光熔覆修复件熔合区能获得最少缺陷的成形质量。

为了制备适合激光熔覆的球形合金粉末，针对传统雾化喷嘴效率不高、粉末球形度不高且易堵嘴的情况，设计出一种气流出口处为laval型，带有辅助风孔和导液管的气雾化喷嘴。对喷嘴出口处进行气流仿真并用毕托管总压法进行测速，用U型水压力计在喷嘴中心线上进行气压分布测量，进行雾化实验，最后用扫描电镜(SEM)和霍尔流量计对粉末进行分析。结果表明，与传统喷嘴相比，设计喷嘴能在出口处产生超音速气流，且雾化过程中不易堵嘴，雾化效率明显提高。而且制取的粉末有较好的粒度分布，绝大部分呈球形，有良好的流动性，符合激光熔覆的要求。

以7.0 mm厚高强钢板为试验材料，采用CO2激光气体金属电弧（GMA）复合焊接方法，研究了全熔透状态下光丝间距对复合焊接焊缝形成、熔滴过渡特征、电压和电流概率密度分布的影响。结果表明：当光丝间距小于电弧弧柱半径时，焊缝形貌为“鸡尾酒杯”形状；当光丝间距接近或稍大于电弧弧柱半径时，焊缝形貌为“圆锥”形状，并且此时的有效连接面积最大。随着光丝间距的增加，熔滴由颗粒过渡转变为射滴过渡，使焊接过程更加稳定。汉诺威分析仪定量分析结果表明，当光丝间距在2~6 mm范围内时，焊接电压和电流概率密度分布曲线向中间收敛且大电流和大电压区概率较小，此时有利于焊接过程的稳定。

为合理进行激光谐振腔设计，研制脉冲板条全固态激光器，利用热传导理论解析研究了脉冲激光二极管(LD)巴条侧面抽运激光板条热平衡时的温度场以及热形变场分布情况。通过侧面抽运激光板条工作特点分析，建立热分析模型，考虑到激光二极管阵列(LDA)抽运光具有超高斯分布而NdYVO4板条具有热传导各向异性的特点，利用Possion方程得出了准连续LDA侧面抽运热传导各向异性板条温度场分布的一般解析表达式。对比分析了NdYVO4与NdGdVO4板条在单脉冲侧面抽运与重复脉冲侧面抽运过程中的温度场分布情况，定量计算了达到热动态平衡时NdYVO4与NdGdVO4板条抽运面中心的热形变量。计算结果表明，达到热动态平衡时， NdYVO4板条的最大与最低温升值分别为34.8 ℃和32.4 ℃，而NdGdVO4板条的最大与最低温升值分别为30.2 ℃和27.0 ℃；NdYVO4板条热动平衡时最大与最小热形变量分别为0.98 μm和0.89 μm，而NdGdVO4板条的分别为0.29 μm和0.24 μm。

在高功率激光驱动的惯性约束聚变(ICF)系统中，为了提高束靶耦合效率，抑制激光与等离子体相互作用时产生的瑞利泰勒流体不稳定性与等离子体不稳定性，需要对光束进行匀滑处理。对各国研究的匀滑技术进行了调研，并对国外大型激光装置的匀滑技术进行了总结分析，分析了我国光束匀滑技术方面的进展情况。

监测共掺Ce，Cr的钇铝石榴石单晶(YAG，Y3Al5O12)Cr3+离子发射的红光波段，其激发光谱在波长460 nm处有一个强烈的激发宽带，可以证实存在能量传递。比较Cr3+浓度相同的共掺Ce、Cr两种元素的晶体和单掺Cr元素的晶体，发现Cr3+的发射光谱在红光部分，前者的发射强度剧烈增加，比后者多出一个数量级。研究发现红光部分发射增强的原因是两种掺杂离子之间发生Ce3+(2E)到Cr3+（4T）的能量转移。

透明钇铝石榴石（YAG）陶瓷以其优异的光学、力学、热学性能而成为固体激光器的极佳基体材料，而制备出高质量透明陶瓷的关键在于合成出晶相纯、粒度均匀、分散性好的YAG粉体。现以高纯A1(NO3)3·9H2O，Y(NO3)3·6H2O为原料，以NH4HCO3为沉淀剂，采用共沉淀冻干法制备YAG纳米粉体，并用扫描量热热重（DSC/TG）分析仪，X射线衍射仪(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度仪等测试手段对粉体的晶相组成、形貌和结构进行表征。结果表明，在1200 ℃焙烧后所制备的YAG纳米粉体晶相完整、纯度高、形状规则、粒径均匀、团聚轻。

利用谱域分析法研究了Y形与圆孔形组合单元频率选择表面（FSS）结构参数对频率响应特性的影响。该组合单元的频率响应特性同时兼有带通和带阻的双带特性。与其他结构参数相比，Y形单元的臂长对FSS频率响应特性具有至关重要的影响，臂长由2.0 mm增加至3.5 mm，带通谐振频率向低频漂移了4.2 GHz，带阻谐振频率向低频率漂移了7.0 GHz，在-5 dB的通带传输带宽减少了6.6 GHz，阻带传输带宽增加了4.4 GHz。

脉冲的时间调制严重威胁高功率聚变激光装置在高通量下运行的自身安全甚至使聚变点火失败，因此必须根除或充分抑制。提出了一种基于光限幅效应时域滤波的方法，光限幅效应是非线性光学过程，可以通过材料实现低光强输入时透射率较高，高光强输入时透射率较低。介绍了光限幅效应的主要机制、研究概况，分析了适合用于光路中的限幅机制，最后讨论了该时域滤波方法在实际光路中的应用形式及发展前景。

应用平行向列相液晶作为光子晶体缺陷层设计了一种可调谐滤波器。用4×4矩阵方法，详细讨论了入射角对本征透射模式的影响。结果表明，入射角小于10°时，透射模式波长主要由外加电压决定，此范围内，可进行电压调谐，通过其偏振敏感性选择透射模式；入射角大于10°时，透射模式波长向短波方向移动，且两透射模式变化不一致，因此外加电压大于8V时，可以进行角度调谐，通过改变入射角选择透射模式，使调谐范围增大，同时也增大了实际应用的灵活性。

为实现自由光谱范围（FSR）内任意多个不等波长间隔的光波长选择，将有限长脉冲响应（FIR）数字滤波的算法移植到马赫曾德尔干涉仪（MZI）级联结构的光滤波器中，采用离散傅里叶变换（DFT）表示目标传输函数矩阵，由此求解传输矩阵，利用待定系数法得到选择阵列具体物理参数（k阶耦合角θk，k阶相位偏移量φk）。该波长选择器可根据实际需要，选出FSR内任意一个或多个波长的光波，且波长间隔不等。对所得参数及仿真结果进行分析，在所选中心波长处，能够近似达到0 dB传输，阻带隔离度可达到12 dB。每个所选波长的3 dB带宽和最小波长间隔均随着级联级数N的增大而减小。当自由光谱范围νFSR=1000 GHz、N=15时，每个所选波长的3 dB带宽约为0.5 nm，最小波长间隔为1 nm。

阐述了反射式Sagnac干涉型电流互感器的原理，对Sagnac型光纤电流互感器进行了深入的理论研究，建立了完整的系统理论模型；对影响互感器测量准确度的各种因素进行了全面的理论分析和仿真研究，得到了这些影响因素对系统响应的作用规律。利用偏振系统的琼斯矩阵对反射式Sagnac干涉型电流互感器的偏振误差进行了研究，并对光纤传感头中的线性双折射、圆双折射对测量准确度的影响进行了模拟分析，从理论上得到了反映影响规律的曲线。从仿真结果来看，传感头中大量的圆双折射可以有效地抑制线性双折射对光纤电流互感器测量准确度的影响。

利用离散偶极子近似方法对粘附不同粒径、不同化学成分大粒子的复杂凝聚粒子的光散射特性进行了研究，数值计算了复杂凝聚粒子的散射强度和线偏振度随散射角的分布规律，分析了大粒子的粒径、化学成分对整个凝聚粒子光散射特性的影响。研究表明，凝聚粒子中大粒子的粒径和化学成分对整个凝聚粒子的光散射特性影响较大，此影响随着大粒子粒径的增大变得更加明显。

光学相控阵技术是一种灵活、快速和精确的非机械光束定向扫描技术，具有分辨率高，抗干扰和高保密性等优点。综述了电控扫描的光学相控阵技术的应用背景，对以铌酸锂晶体、锆钛酸铅镧陶瓷等电光材料和液晶为移相器材料的光学相控阵技术的最新研究进展进行了详细介绍，讨论了这几种光学相控阵技术的优缺点和适用性，以及光学相控阵器件实用化所需要解决的关键问题，最后对光学相控阵技术发展前景进行了展望。