根据耦合模理论和琼斯矩阵与斯托克斯矢量的关系给出单模均匀光纤布拉格光栅(FBG)反射和透射斯托克斯参量公式，数值模拟出低双折射单模光纤均匀FBG在不同双折射值下反射和透射斯托克斯参量随波长变化的曲线。结果显示4个归一化斯托克斯参量中，s1关于中心波长λ0呈反对称分布，S0，s2和s3关于λ0呈对称分布；双折射值增大谱线不产生漂移，但谱线反射带宽变窄，反射信号与透射信号斯托克斯参量振幅均有不同程度的变化，表明双折射值对斯托克斯参量的影响非常显著。测出单模光纤均匀FBG反射和透射斯托克斯参量随波长变化曲线，理论分析与实验结果基本符合。

基于扩展二次同余码/单重合序列(EQC/OCS)，利用光纤布拉格光栅(FBG)和光纤延迟线作为编解码器，对二维非相干光码分多址(OCDMA)系统进行系统仿真。通过软件仿真，实现了4个用户的EQC/OCS码字的解码相关输出结果。结果表明，低成本的FBG编/解码器实现了EQC/OCS码字的编码和相关解码，提高了二维OCDMA系统容量。

介绍了pH光纤化学传感器的检测原理、酸碱指示剂的作用机理及其固定方法，比较了固定不同酸碱指示剂制备的pH光纤化学传感器的性能，并介绍了pH光纤化学传感器的几种光学检测方法，重点阐述了pH敏感材料和pH检测方法上的最新进展，最后展望了pH光纤化学传感器今后的研究发展趋势。

利用标量解法，导出了弱导阶跃光纤线偏振模(LPmn)的场分布和LPmn混合模式的光强表达式。结果表明，低阶LPmn模的模场范围均随纤芯半径的增加而增大，随纤芯折射率的增加而缩小，随包层折射率的增加而扩大；随传输距离和模式混合份额的增加，LPmn混合模式的光强减少；非相干混合模的M2因子随高阶模式光强所占分额的增加而逐渐变大，M2并非一直随纤芯半径的增加而增大，存在着一个临界值a=30 μm。

金属丝微结构光纤是指具有沿石英光纤轴向均匀分布着直径为纳米量级的金属丝的光纤。这种特殊结构的光纤具有传输光波以及表面等离子体波的特性，潜在用途十分广泛。介绍了金属丝微结构光纤的性质、制备方法及其研究进展。

随机分布反馈光纤激光器(RDFFL)是近几年才发展起来的一种新型光纤激光器。它在结构上区别于传统激光器，即无反射镜，激光的反馈通过光纤中随机分布的背向瑞利散射效应实现，因此是一种随机激光器。RDFFL通过光纤中的分布式拉曼散射效应获得增益，可实现稳定的、空间不相干的连续激光输出，被认为是一种重要的新光源，可用于非线性光学、光通信和传感等领域。对RDFFL的研究进展进行了综述，阐明了其工作原理，从理论上分析了其工作特性，并分析了其应用与发展前景。

多波长放大是能够有效抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)效应的一种新方法。对其基本理论进行了详细的介绍，并按照波长间隔的不同将其分为大波长间隔和小波长间隔多波长放大两种类型。综述了这两类多波长放大方法在理论研究和实验研究方面取得的重要成果，分析了它们各自在抑制SBS上的优势，指出大波长间隔多波长放大在提高单频激光输出功率方面具有明显优势，而小波长间隔多波长放大在进一步提升高功率光纤激光相干合成系统功率方面具有巨大的应用价值。

针对纤芯两侧具有一对大圆孔的矩形晶格微结构光纤，分别在两个正交方向上进行压缩或伸展，利用多种非对称结构的双折射相互平衡与补偿，抑制双折射随波长的非线性变化。应用全矢量有限差分波束传播法数值模拟分析了横向伸缩形变对模式双折射和偏振拍长色散特性的影响。通过优化设计，找出了合适的伸缩因子，有效降低了偏振拍长的波长敏感性。在1.0～2.0 μm波长范围内，偏振拍长值在90.7~95.3 mm之间变化，相对变化率约为5%。这种矩形晶格微结构光纤适于制作宽带1/4波片。

针对数字全息中目标焦平面的精确定位问题，在对边缘灰度梯度法进行补充的基础上，提出了全局灰度梯度法，进而结合上述两种方法得到了综合灰度梯度法。利用模拟粒子数字全息图进行了大量的实验研究对比，讨论了边缘灰梯度法和全局灰梯度法各自的最佳适用范围。前者适用于大尺寸粒子和近距离情况，而后者在小尺寸粒子和大物距的情况下会得到比较好的焦平面位置。将综合灰度梯度法具体应用于不同条件下的标准粒子靶面目标，结果均能有效地获得不同粒子的高精度焦平面位置。

在高分辨光学光刻技术中，光瞳整形技术针对不同的掩模图形产生特定的光瞳光强分布模式，从而实现分辨力增强，获得更好的成像性能。概述了高分辨率投影光刻机照明系统中基于衍射光学元件(DOE)、微透镜阵列(MLA)和微反射镜阵列(MMA)的3种光瞳整形技术，并对这些技术的工作原理、设计制作方法和性能特点进行了归纳与总结。

荧光寿命显微成像（FLIM）技术是一种新颖的荧光成像技术，具有其他荧光成像方法无法替代的优异性能，是生物医学工程领域的研究热点。频域调制、门控探测和时间相关单光子计数(TCSPC)是FLIM的几种主要实现方法。综述了这些技术的原理、研究现状和已取得的部分成果，比较了这三种方法的时间分辨率和成像速度等参数的优劣。宽场FLIM更适用于延时成像和实时成像。荧光偏振各相异性成像和内窥镜FLIM技术都是FLIM技术很有前景的应用方向。

针对基于数字散斑相关法(DSCM)的残余应力测量系统，分析了影响系统精度的主要误差因素，并根据各个误差因素的形成原理，提出了减少或去除误差的方法。通过实验数据的对比，验证了误差因素对测量系统的影响，同时验证了所给出的减少误差的方法的可行性，为基于数字散斑相关法的测量系统的误差分析提供了有益的参考。

基于散斑照相术的基本原理，利用电荷耦合器(CCD)记录，电寻址液晶(EALCD)再现，从而对物体三维变形进行了相位的测试。用数字技术实时显示干涉条纹，取代了传统散斑照相术中的记录干板,省去了传统方法中干板显影、定影等化学处理过程；利用数字图像处理技术实现了四步相移法，并通过相位展开实现了三维变形相位测试，省略了压电位移器、位移控制器等器件，简化了测试系统，缩短了测试时间，测试精度容易达到λ/10。实验研究表明，该研究方法简单、高效，能快速获得具有高对比度的散斑条纹。

硫系玻璃具有超高的非线性折射率、超快的非线性响应、超低的双光子吸收和独特的光敏特性等品质，成为一种新型全光信号处理的理想材料。简介了硫系玻璃材料的基本特性，回顾了硫系玻璃光波导研究历程及其在非线性方面的应用，并对其发展前景进行了展望。

通过激光熔覆工艺实现金属零部件的再制造，是目前行业内的一个研究热点，但快速工艺规划是其中的一个难点。首先阐述了再制造激光熔覆工艺规划的内容和总体方案，在此基础上探讨了路径规划和工艺参数规划的方法，并最终通过一个实验试件，验证了上述方法。实验结果表明，通过激光熔覆横截面几何特性模型可以实现对激光熔覆工艺的快速规划。

中红外光纤激光器因其特殊的输出波长和良好的光束质量，在**、大气通信、生物医疗等领域有着广泛的应用前景。从不同掺杂稀土离子的角度介绍了氟化物玻璃和硫化物玻璃中红外光纤激光器的工作原理和结构，并阐述了国内外最新的研究进展。同时，介绍了本研究小组在中红外光纤激光器方面的研究工作及取得的最新成果。最后，对中红外光纤激光器的发展前景进行了展望。

研制了在大能量窄脉宽情况下实现高平均功率输出的绿光激光系统。利用激光二极管抽运Nd:YAG晶体，采用RTP晶体电光调Q和主振荡功率放大的功率分摊技术，实现大能量窄脉宽高重复频率532 nm绿光激光输出。输出基频光波长1064 nm，脉冲平均能量213 mJ，工作频率100 Hz，光光转换效率12%。采用Ⅱ类相位匹配高抗灰迹KTP晶体腔外倍频，输出绿光波长532 nm，脉冲平均能量127 mJ，工作频率100 Hz，脉冲宽度7.2 ns，光束质量20mm·mrad，532 nm插头效率2.1%。

利用脉冲式半导体激光器(LD)具有高峰值功率的优点，通过对抽运光和基频光的模式进行匹配，构建了一台脉冲式LD抽运腔倒空结构的主振荡器和功率放大器，并对其进行了腔外倍频实验。实验结果表明，系统实现了非常紧凑的结构，脉冲式LD抽运的方式能够提高振荡器和功率放大级的能量输出，更好地消除热畸变的影响，从振荡器可以获得脉冲宽度达3.7 ns、脉冲能量约为4 mJ的基频激光脉冲输出，经功率放大和腔外倍频后，能够得到脉宽3.4 ns、脉冲能量为3.2 mJ的绿光输出，倍频效率为40%，脉冲峰值稳定性为5%（均方根值），发散角约为0.5 mrad。

介绍了一种激光二极管侧面抽运的风冷高能量Nd:YAG激光器，当重复频率为30 Hz时，峰值功率可达到12 MW，脉冲宽度为11 ns。激光器重复频率为1~30 Hz可调，光光转换效率达到13.2%，激光输出波长为1064.2 nm，带宽为1 nm，光束质量因子M2为2.85。针对以往大功率激光器的冷却系统体积大的问题，采用半导体热电制冷（TEC）配合风扇的风冷系统，省去了体积庞大的水冷系统，为整机的小型化提供了可能性。

一般动态聚焦打标机在聚焦镜前加一套准直扩束系统，随扫描振镜的转动，同步调整准直扩束系统的位置，使激光束始终聚焦在打标平面上。但对更大幅面，聚焦效果不够理想，边缘部分比较模糊。为了适应更大幅面的打标，在原准直扩束系统的基础上，设计了动态准直扩束系统，通过优化设计准直扩束系统的运动轨迹，进一步提高了聚焦性能。经优化后的聚焦指标性能提高了20%，实现了小光斑、大范围的激光打标。同时利用多项式对扩束镜的轨迹进行拟合，提高打标速度，并利用分段线性插值查找表的方法对边缘部分的枕形失真进行校正。经装机测试，该系统打标效果好，能满足使用要求。

应用多光子非线性康普顿(Compton)散射模型和有限时域差分法，研究了多光子非线性Compton散射对非磁化等离子体光子晶体光子禁带密度和温度特性的影响，提出了将入射光、Compton散射光、等离子体的温度和密度作为调控光子禁带的新机制。研究结果表明，改变温度和等离子体密度分布可实现对等离子体光子晶体的光子禁带拓展，而Compton散射减小了这种拓展效应。Compton散射可使光子禁带向高频方向比散射前有较大的移动，能更好地实现等离子体光子晶体的高通滤波特性。

疼痛治疗是一个医学难题。虽然人们对痛觉感受机理的认识已达到细胞分子水平，但现代医学疗法对疼痛尤其是慢性疼痛的治疗仍无良策。针灸镇痛疗法因副作用小、疗效好而逐渐获得西方认可。尽管针灸镇痛在临床上得到了验证，但是其机理尚未明确。正电子发射断层扫描（PET）、单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和功能核磁共振成像（fMRI）、免疫组织化学等技术已被应用于针灸镇痛机理的研究。然而，这些技术在分辨率或无损检测等方面存在局限性，限制了它们在针灸镇痛机理研究中的进一步应用。介绍了采用光学成像技术研究针灸镇痛的机理，其中重点评述激光扫描共聚焦显微成像术、光学相干层析成像术及活体动物光学成像术在针灸镇痛机理研究中的应用。

望远镜主镜面形误差的指标制定、分析以及评价方法对主镜加工具有重要的指导意义。提出一种结构函数分析方法，利用它分析了大气湍流对望远镜系统成像质量的影响，制定出主镜面形加工误差的指标要求；通过建立泽尼克多项式与结构函数的直接转化关系，实现了对主镜面形误差的有效评价，给出了具体的转化步骤及结果；通过巨型麦哲伦望远镜(GMT)实例对分析过程进行了具体说明。结构函数分析方法与整镜均方根(RMS)波像差等方法相比,能更准确及完善地评价望远镜主镜的面形误差，对镜面加工更具指导意义。

考虑将W态中的两个二能级原子分别注入用光纤连接的耦合腔A和B中，并且原子与腔场发生共振相互作用的情况。采用Negativity熵来描述两子系统间的纠缠，研究了原子-腔-光纤复合系统中腔场间的纠缠特性。利用数值计算方法，通过对是否进行腔外原子的选择性测量情况下腔场与腔场间的纠缠的比较，讨论了对腔外原子的选择性测量和原子与腔场间的耦合系数变化对纠缠特性的影响。研究结果表明,对腔外原子的选择性测量可增强腔场与腔场间的纠缠,另一方面，随原子与腔场间的耦合系数增大腔场间纠缠增强。

为了实时监测生物柴油与石化柴油混合物的十六烷值，从二者的分子结构特征入手，利用密度泛函理论计算两种柴油主要成分在太赫兹波段的振动频率，并对振动模式进行指认，初步探讨了太赫兹吸收特性与十六烷值的内在联系。结果表明，生物柴油碳链末端的酯基基团是使生物柴油的太赫兹吸收和十六烷值均高于石化柴油的主要原因，二者随着混合物中生物柴油含量的增加而单调递增。建立起了不同浓度混合燃料太赫兹吸收曲线与十六烷值的对应关系模型，以此可以通过测量两种柴油及混合燃料的太赫兹光谱来预测其十六烷值。