提出了基于中分辨率成像光谱仪（MODIS）数据反演近海污染大气气溶胶光学性质的算法。根据近海污染大气气溶胶的成分特征构建了新的气溶胶模式；同时避开了MODIS反演算法中计算大气顶光谱反射率理论的缺陷；利用近红外光谱数据降低了近岸二类水体离水辐射的影响，并通过光谱匹配技术实现了近海污染大气气溶胶光学性质的反演。利用气溶胶自动观测网 (AERONET) 的近海站点数据对算法进行了验证。结果表明，超过2/3的反演结果落在误差范围内，反演结果达到了大洋的反演精度。

介绍了一种高精度1.55 μm全光纤激光相干测速实验系统。实验系统采用光纤激光器作为激光源，利用光纤环行器与望远镜构成收发合置的光学天线，所有光学器件由单模光纤连接。数据处理采用快速傅里叶变换（FFT）频谱分析方法检测信号多普勒频移。利用该系统对转盘进行多次测速实验，速率测量的相对误差小于0.2%。同时对基于光纤激光器相干探测的主要低频噪声本振光强度噪声进行详细讨论，通过抽运驱动电流内调制法抑制本振光强度噪声后，系统的低速多普勒信号探测能力可提高2个数量级。

窄禁带碲镉汞（HgCdTe）为电子和空穴混合导电的多载流子体系材料，特别是对于弱p型材料，由于电子和空穴的迁移率相差大约两个数量级，更容易受到少数载流子电子的干扰，因此单一磁场的霍尔测试无法区分迁移率较低性能较差的n型材料和p型材料。通过变温变磁场的霍尔测试对两种碲镉汞材料的磁输运特性进行了测试区分。另外对由弱p型材料制备的陷阱模式光导器件的工作机理进行了初步分析，解释了这种器件相对于传统器件所表现出的独特优势。

设计了一种用于窄带红外发射光源和窄带探测器的金属/介质/金属光栅的红外发射/吸收结构。采用有限差分时域(FDTD)方法，模拟了一维Ag/Si3N4/Ag光栅的反射谱。模拟结果表明，此结构对于TE模和TM模都支持很窄的中红外发射/吸收锋，在很宽的角度范围内发射/吸收中心波长处的发射率可以达到98%以上。此结构的独特发射/吸收特性来自于介质中波导模和金属表面等离子体模的激发。

为了探测敌方激光的来袭方向，开发了一种激光脉冲方向告警系统。该系统由光学模块、信号处理模块和显示模块组成，其探测范围为水平方向0°~360°，垂直方向0°~90°，角度分辨率30°，识别出波长为0.85，1.06和1.54 μm，脉宽不小于10 ns的激光脉冲，探测功率密度下限为1 mW/cm2，其探测概率达到98%以上，并可实时报警。与同类装置比较，该系统角度分辨率进一步提高，探测功率下限满足了实际探测距离为5~10 km的探测需求。

利用部分相干光的相干与偏振的统一理论和2×2交叉谱密度矩阵传输规律，推导出随机电磁涡旋光束经圆环衍射后偏振度的计算公式。在这些理论基础上，研究了随机拉盖尔高斯光束在传播过程中偏振度的变化。分析表明，部分相干涡旋光束经圆环衍射后偏振度将发生变化，在衍射场中光束的偏振度分布情况与入射光的相干度、入射光束的拓扑电荷数、衍射孔径的大小等因素有关。

为了保证光突发交换(OBS)网络中不同优先级业务的服务质量(QoS)和有效地降低突发包的丢失率，提出了一种基于优先级与突发包分割的光缓存方法。该方法通过在输出数据信道上设置光纤延迟线组来缓存被分割的冲突突发包。当冲突发生时，基于突发包的优先级进行“竞争突发包头部分割或者原突发包尾部分割”处理；无冲突部分进行交换或者直接在事先预留的输出数据信道上处理，冲突部分的分割突发包进行光缓存。仿真结果表明，该方法能够有效地降低整个网络的丢包率，并且高优先级突发包的丢失率低于低优先级突发包的丢失率，在一定程度上可以有效地减少端到端的传输时延，减轻偏置时间对分割突发服务质量保证的压力，从而提高整个网络的性能。

采用傅里叶光学分析方法，在空间频域对钻石各表面反射光进行分析，从理论上推导了空间频谱图与钻石表面结构空间特征的对应关系式。并搭建钻石反射光空间频谱检测分析系统实验平台，检测了真实钻石样品，并获取代表钻石身份信息的多面体几何结构特征频谱图，分析了空间频谱图与钻石表面结构特征差异的一一对应关系和空间平移旋转不变性。

针对图像融合质量客观评估问题中，结构相似度标准的视觉模型过于简化视觉特性的缺陷，引入新的亮度和对比度模型，提出一种新的图像融合质量评估标准。实验证明，新的评估标准更能反映人的视觉感知与电脑显示硬件的特性，与人的视觉感知标准更为接近。

受火炮内膛结构、材料与光照等影响，火炮内膛全景图像存在光照不均现象，影响图像的分割质量。采用背景去除法消除内膛图像照度不均，同时在基于小波变换的同态滤波法的基础上，根据贝叶斯萎缩阈值法对其进行了改进，对于经过小波变换后内膛图像的高频子带图像进行加权修正，而对其低频部分进行线性调整。针对校正结果，依据像素信息熵，提出了不同算法对无标准图像改善效果的评价标准。火炮内膛全景图像实验表明，改进算法在保持了原算法大幅度改善图像品质的优点的基础上，减少了边缘信息的丢失。

采用标准探测器漫反射板法对成像光谱仪进行定标，具有实现容易、定标精度较高的特点。针对标准探测器漫反射板定标法，推导出成像光谱仪探测器像元采集到的信号电子数的计算表达式，研究了在双向反射分布函数(BRDF)影响下辐照度标准灯照射距离H和成像光谱仪观察角β对标准探测器漫反射板法定标成像光谱仪准确性的影响。结果表明，不管是否考虑双向反射分布函数，双向反射分布函数对观察角度的影响比照射距离的影响大。照射距离变化2 mm，观察角度变化1°，考虑双向反射分布函数前后H取0.5~1.25 m，β取0°~30°范围内绝大部分区域满足信号电子数变化小于1%。

当光源为高斯型光谱，非平衡光路中考虑介质色散时求出双光束干涉的光强度解析解。分析了干涉条纹可见度和可见范围与介质的厚度、色散及光谱线宽度的关系；干涉光强度变化的相位关系。据此得出：白光干涉法除用来测量群折射率外还可用作介质色散的测量；高测量精度下谱线宽度应满足的关系式；干涉条纹可见度最大的位置与光强度最大的位置并不重合；若以最大光强度位置作为零光程差，会出现四分之一中心波长的系统误差。并用不同谱线宽度的光源对部分结论进行了实验验证。

为了精确获取分幅摄影机的拍摄频率和条纹摄影机的扫描速度，必须精确测量转镜在拍摄期间的速度。提出一种基于数字信号处理器（DSP）与现场可编程门阵列（FPGA）相结合的高精度数字测量方法。DSP与FPGA采用高速串行外设接口（SPI）通信，DSP根据转镜转速的变化，自动对FPGA预置适当的时间闸门，FPGA计数缓冲后将测速数据发送给DSP处理，再经DSP串行口发送给计算机进行实时显示。FPGA的逻辑单元采用32位而且预置时间闸门可变，有效防止了数据的溢出，提高了转速的范围和精度；高速DSP提高了数据处理的速度，保证了实时性。系统仿真结果和实际工程使用情况表明此设计是可行的，测速精度可达0.0001%，测速范围为3～3×108 r/min。

用连续波10.6 μm CO2激光辐照石英晶体基片表面，利用X射线衍射分析仪、紫外可见分光光度计、荧光光度计等对辐照前后晶体相变、透射吸收特性和表面缺陷进行了测试、分析。研究表明，经10.6 μm激光辐照后石英晶体样品表面的相结构发生了一定的转变，其吸收率降低而透射率增加，而且晶体表面缺陷得到一定的修复。石英晶体在CO2激光辐照下，经历了一个快速升温和降温的过程，较高温度及热应力作用是导致石英晶体表面微观结构及光学性能变化的主要原因。

液晶光学相控阵(LCOPA)的光束偏转效率(OSE)定义为一级衍射光强与总入射光强的比值，它受很多因素的影响，因此建立一个数值分析的模型来分析光束偏转效率。这个模型将液晶光学相控阵器件当作一个相位光栅和一个振幅光栅的组合体，可控变量既包括几何结构参数又包括相位分布的参数。理论研究了光束偏转效率和三类因素即偏转角、器件参数及理想与实际相位分布误差之间的关系，提出了改善光束偏转光效率的方法。结果表明随着偏转角的增大光束偏转效率将会减小，而增大填充因子、减小像素大小会提高光束偏转效率。均匀排布像素并不能获得最佳偏转效率，需要使用如时域有限差分等方法来得到最佳的像素分布。减小相邻相移器之间的间隔、提高相位回置值可以明显提高光束偏转效率。

采用板条CO2激光器对铝钢异种金属搭接接头进行激光填丝焊接试验研究。分析了不同热输入量对焊缝成形质量的影响以及不同热输入量对焊缝显微组织、焊缝物相及力学性能的影响。实验结果表明，与低能量密度参数下的焊接接头相比高能量密度参数下的焊缝内部组织将不再均匀，而是出现了条状或块状金属间化合物FeAl，铝铁界面产生的金属间化合物厚度增加，钢板熔化区主要物相也由低能量密度时的FeAl和Al与α-Fe形成的固溶体转变为Fe3Al和Al与α-Fe形成的固溶体，从而降低了焊缝的力学性能。拉剪结果显示，高能量密度焊接参数下的焊缝抗拉（剪）强度仅为低能量密度下的72.9%。

为了广泛适用于多种眼科疾病的激光治疗，介绍了一种可以产生红、黄、绿三色激光的眼科治疗系统。在此系统中，使用2台全固态激光器，通过倍频分别获得红、绿光，再通过光纤耦合及光纤混频，实现红、黄、绿三色激光根据使用需要单独工作或者同时工作。其中红外基频光1320 nm与1064 nm分别达到26 W与47 W；660 nm红光与532 nm绿光分别达到1 W与1.9 W，单独光纤输出分别达到0.8 W与1.5 W；并实现Y型光纤混频输出功率达到1.6 W。该系统能使红、黄、绿三色激光发挥在眼科治疗中各自的优势，并互补不足。

针对大视场红外多目标实时侦察和跟踪的急需，提出了一种基于红外鱼眼镜头的全向凝视型多目标跟踪和处理系统。采用红外鱼眼镜头和512 pixel×512 pixel硅化铂焦平面探测器组件实现对威胁目标的“全空域包容”和“全时域实时”侦测。设计双数字信号处理器系统的红外多目标处理系统硬件，实时进行多目标识别和跟踪算法的数据处理，给出了读出电路和逻辑框图。对某型机动目标进行了多目标的跟踪实验，采集到包含目标1、目标2的序列红外图像。两目标的理论运行轨迹和实际解算出的运行轨迹比较，验证了系统工作的有效性和多目标跟踪的实时性。

激光固有的时间和空间相干性，造成的散斑现象成为实现激光显示技术的瓶颈。针对激光显示的消散斑问题，提出了一种基于微型光机电系统（MOEMS）扫描镜技术的散斑抑制方法，并设计了一种简单的二维扫描镜结构，为开发非运动式、小体积、低功耗、高速低成本电调制的MOEMS，实现对激光散斑的抑制，标准化消相干器件的工艺的开发和规模化生产技术提供了参考。

用量子主方程理论研究了量子点腔耦合系统。为了说明理论模型，分析了一个量子点微柱腔强耦合(SC)实验。经研究发现耦合系统在稳态时抽运产生一个新的强耦合标准，抽运可以抑制或者增强强耦合；腔发射谱双峰结构并不是强耦合的明确特征，它还依赖于非相干抽运。研究表明，强耦合经常出现变相的单峰而弱耦合(WC)出现双峰结构与系统所控制的参数值密切相关。激子抽运增加时，腔发射谱由双峰逐渐变成增宽的单峰最后变成窄的单峰；腔衰减率增加时，均为双峰结构的腔发射光谱经历了从强耦合到弱耦合的转变。量子点腔失谐系统有效耦合强度与非相干抽运密切相关。

研究了苯酚在均一溶剂和二元溶剂中的三维荧光光谱特性，结果显示，苯酚在λex/λem=245~285 nm/270~350 nm范围内有荧光分布，最大荧光峰位于λex/λem=272 nm/298 nm附近。比较了溶剂化阴离子和常规氢键苯酚溶剂混合物的光谱特性。研究发现，溶剂化阴离子的荧光光谱出现了猝灭现象。