像素级的噪声是CMOS图像传感器的主要噪声源之一。针对CMOS有源像素传感器3T结构像素级的噪声问题，分析了3种抑制像素级噪声的方法。分析结果表明，复位晶体管的软复位噪声要小于硬复位噪声的2倍，PMOS管的1/f噪声低于NMOS管的1/f噪声，同时1/f噪声会随着栅面积的减小而增大。通过对像素的噪声分析，完成了3种像素级的集成电路的设计仿真，并采用了0.5 μm标准CMOS工艺进行流片制作。测试表明，噪声的相对变化与分析结果吻合。

通过高温熔融法制备了Er3+/Yb3+共掺磷酸盐纤芯玻璃，设计并熔制了组分相异的纤包玻璃，采用棒管法拉制Er3+/Yb3+共掺芯包异质型磷酸盐玻璃光纤，并对光纤开展增益测试。在980 nm波长的激光激发下，当激发功率为457.1 mW 时，在 1535.7 nm波长处获得32.3 dB的相对增益和15.0 dB的内增益，光纤的内增益系数达2.6 dB/cm。

在稳频激光的光纤传输中，光纤本身引入的相位噪声影响到激光频率的稳定性，造成激光光谱的展宽。介绍了光纤相位噪声的测量及如何通过反馈控制在光纤远端消除这一噪声。建立了消除光纤相位噪声的实验系统，测量了一段30 m裸光纤引入的相位噪声，并采用反馈控制在光纤的远端消除这一噪声，将光纤造成的1 kHz谱线展宽减小到1 Hz以下。还分析了将相位检测中解调出来的噪声电压转换成相位噪声的问题。

基于Φ-光时域反射计提出了一种超远程定位型全光纤周界安防系统方案。该传感器利用Φ-光时域反射计的干涉机理，从光纤中不同部分反射回来的瑞利散射光发生干涉，同时采用在分布式光纤传感器的多段传感光缆之间嵌入多级光中继放大传感装置。利用中继放大传感装置的增益克服了光纤损耗，增强了光纤中自发瑞利散射光的强度，传感光缆分段进行测量。当在多段传感光缆之间引入N个远程光中继放大传感装置进行级联时，可实现分布式光纤传感器的N×L(L为每段传感光纤长度)超远程监测。

研究了90°临面入射体全息成像系统的三维成像特性。体全息光栅由球面信号光波和平面参考光波干涉记录，并以原信号光作为探测光波进行成像。当探测点光源的位置发生变化时，由于体全息光栅的布拉格选择性，可引起衍射成像光场的显著变化。利用衍射理论计算体全息成像系统的点扩展函数，评价成像系统的纵度和深度分辨率特性。结果表明，探测点光源的位置沿着z轴移动时，衍射光场变化明显。

数字莫尔条纹滤波处理是利用莫尔条纹进行非球面检测的关键技术之一，滤波结果直接影响非球面检测的精度，分别从空域和频域两个角度对滤波算法进行了讨论分析，并进行了模拟实验。结果表明，经两种方法处理后恢复的波面得到了较好的结果，全孔径相位分布残差的均方根（RMS）值分别为0.024λ和0.035λ，证明了滤波方法是可行的。

采用基于单步预测的卡尔曼滤波器，利用含噪声图像的自身特性估计噪声参数，研究了一种对多帧静止相干激光雷达距离像进行复原的方法。通过对仿真图像进行复原，研究了在可利用图像帧数较少时的滤波性能和帧数足够多时滤波性能的极限值，并与在相同帧数下的图像平均法进行比较。结果表明，该算法收敛速度快、具有更高的图像改善信噪比和极限值。

提出了根据变形测量和形貌测量的关系测量物体三维形貌的方法。利用电子散斑干涉(ESPI)测量物体面形时，物体偏转微小角度会引入附加的物面高度差，从而引入载波条纹。分析了物面偏转角度和附加高度差之间的关系，得出了物面相位和物面高度之间的映射关系。物面的相位由傅里叶变换法求得。对球冠面形进行了测量，实验表明，在物面上产生干涉载波条纹，进而测量物面面形，具有灵敏度高的优点。

研究了激光偏振和模竞争以及因二者结合而产生的系列激光物理现象，并将其归纳成为28个“正交偏振双纵模激光器腔调谐物理效应”。并以He-Ne激光器（双折射He-Ne、双折射塞曼He-Ne），NdYAG微片激光器和面发射半导体激光器（VCSEL）为观察对象，研究追求系统性和完整性，揭示正交偏振双纵模激光器物理效应全貌，使研究结果成为激光原理的一个分支，以期裨益于激光学术进步和应用的发展。

利用中心波长为775 nm、重复频率为1 kHz、脉宽为130 fs的飞秒激光脉冲对厚度为200 μm的铜片进行微加工，制作了适用于太赫兹(THz)波段（0.1～4 THz）的二维金属亚波长孔阵列。实验中，分别固定激光能量和加工时间，研究烧蚀孔直径随激光功率及加工时间的变化规律，发现激光偏振态是引起烧蚀缺口的主要原因。利用数值模拟软件(CST)计算出适用于THz波段的金属孔阵列结构参数，根据以上实验结果选择合适的激光参数制作了孔阵列。

为了改进传统包装纸盒模切工艺，进行了激光模切的实验研究。详细介绍了激光模切的工作原理，对振镜扫描方式的聚焦误差进行了分析，在采用射频CO2激光器、hurrySCAN14扫描头和RTC3通用激光控制卡等构建的数控激光模切系统上，进行了激光模切技术的研究。与传统机械模切相比，激光模切在小批量样品的生产中具有方便、灵活、生产周期短和效率高等独特的优点。

保持光传输通道内单一均匀的低吸收系数气体，对削弱内通道中的气体热效应有重要意义。采用气帘作为封装设备，对气帘的结构进行了设计。取气帘入口气体为氮气，出口气体为空气，借助现有计算流体力学软件FLUENT提供的组分输运模型，对气帘进行了数值模拟。结果表明，气帘入口段形成的平面射流可以阻挡外界空气的回流；在氮气与氧气相混合的区域内，尽管气体密度存在一定起伏，但气体密度变化的梯度方向与光传输方向基本是平行的，这种密度起伏只会对光场相位的活塞项产生影响，不会影响激光的远距离传输。最后，对气帘的性能进行了实验测试，实验结果表明，设计的气帘能够对管道内的气体进行密封，并避免了较大光程差的引入。

利用320 kV高压综合实验平台，通过6 MeV Xe离子辐照Eu掺杂氧化镁(MgO)单晶样品对其光致发光现象进行了研究。Xe离子辐照后，样品380~550 nm的发光带出现先减弱后增强的现象，400~450 nm处出现了平坦的较宽的蓝色发光带，经拉曼光谱和红外光谱的综合分析可知离子辐照能够使掺杂的Eu很好的进入晶体内部形成稳定的缺陷类型，产生更好的发光效果。

光声分子影像是近期发展起来的新型无创在体影像技术。该技术结合了光声层析成像和分子影像，具有成像深度深、分辨率高和特异性强的优点。光声分子影像已经被广泛用于活体动物实验中，在对一些恶性肿瘤和炎症的检测中获得了令人振奋的结果。重点介绍了光声分子影像的机制和研究现状，并对其应用前景进行展望。

受激发射损耗(STED)显微术利用荧光饱和与激发态荧光受激损耗的非线性关系，并通过限制受激辐射衰减的区域, 减少荧光光斑大小，获得小于衍射极限的发光点来提高系统分辨率，从而突破远场光学显微术的衍射极限分辨力限制来实现无接触三维成像。基于受激辐射损耗抑制的物理过程，论述了发生损耗抑制的工作机理和工作条件，介绍了STED系统的分辨率及系统组成，并详尽综述了双光束、双光子、双色、4Pi及松散三重态等STED最新拓展应用技术。最后说明了最新激光技术的进展为开发实用STED技术提供保证，展望了该技术未来发展的重点及应用前景。

基于非线性光学技术的THz源具有其独特的性能和优点，将基于非线性光学差频原理和光学参量效应，从理论上研究并分析THz波与抽运光、闲频光及相位匹配角之间的关系，得到THz波输出的条件和范围，并设计出宽波段连续可调的THz源。以调Q NdYAG激光器和光学参量振荡器(OPO)作为抽运源，以GaSe和MgOLiNbO3晶体作为差频非线性晶体，根据相位匹配理论及光学参量效应，搭建两套THz波产生系统。其中，基于光学参量效应的THz辐射源有效地产生出THz信号。

连续相位板(CPP)是大型激光装置中用于控制光束形状、能量和波前分布的一种重要衍射光学元件。为改善聚焦光束的质量，建立了基于现有工艺的大口径CPP理论设计模型，优化了传统衍射元件设计算法。采用该算法设计了用于背光照明的Ф330mm CPP，开展了数控化学抛光制作CPP试制，并在大型激光装置上开展了验证实验。结果表明，基于工艺改进算法设计的CPP具有更好的加工特性和焦斑性能，基本实现了整形和匀滑性能，能够较好满足现有工艺约束条件和物理需求。

随着光纤通信技术的发展，高量子效率、高速响应光电探测器在长距离高速光纤通信系统中的作用尤显突出。利用传输矩阵法(TMM)对新型双吸收层光电探测器(RCE-PINIP)的量子效率进行了理论计算，然后对其进行了相应的理论仿真。结果显示，在50～800 nm厚度范围内，随着双吸收层厚度逐渐变大，RCE-PINIP模型的量子效率会出现多个峰值，量子效率的峰值先增大到最大值,在两个单吸收层厚度同为325 nm时，量子效率达到98.6%，然后峰值逐渐递减。在两个单吸收层厚度分别固定为325 nm时，量子效率随另一个单吸收层厚度的变化关系几乎相同。针对这个RCE-PINIP模型结构，通过对两个单吸收层厚度分别进行优化，得到了一个能实现高量子效率的优化结构模型。

炉口火焰是在转炉炼钢过程中最重要的对炉内钢水温度和成分含量判定的一个重要依据。将炉口火焰光谱分为两部分频谱：背景光谱和原子发射光谱特征。假设背景光谱光强度补偿了特征原子的受激而产生的自吸或者自蚀光强度损失，基于火焰发射光谱(FES)原理和转炉炼钢过程中的火焰光谱，推导出特征原子光谱和强度与火焰温度之间的关系。结果表明，火焰发射光谱测温法所测得的温度与实际温度的误差能够在理想的范围内。

利用NdYAG脉冲激光器(波长:1064 nm)作光源，以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和ICCD为谱线分离与探测器件，测量并分析土壤中铅元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)特性。以铅的(Pb:405.78 nm)特征谱线作为分析线，测定不同铅浓度下的特征谱线强度。结果表明铅的质量分数在40×10-6～1350×10-6范围内，谱线强度随浓度的增加而增加。给出铅元素的定标曲线，并计算得到铅元素的检测限约为25.82×10-6质量分数。LIBS测量值与X射线荧光光谱(XRF)测量值的相对误差最大值为8%。