拓扑学上的光网络由边（光传输）和节点（光交换）组成。从业务属性出发，基于连接和无连接方式，分析了光交换的时间结构，包括光分组和光突发的时间结构，以及不同动态性的光电路交换的时长及其度量标准，结合实验结果分析了最短光电路交换的时长极限。从多端口和大容量的要求出发，重点讨论了基于微电子机械系统(MEMS)开关、波长选择开关(WSS)和阵列波导光栅(AWG)的三种光交换结构。分析了光交换结构的扩展方法，并讨论了光交换的几个具有挑战性的问题，包括缓存和能耗问题。通过分析，希望从时间和空间两个维度更清晰地认识光交换的本质及其与电交换的异同。

概述了高功率激光系统中小尺度自聚焦产生的机理及相应的评价标准和分析方法，重点对激光经过钕玻璃介质和频率转换晶体的小尺度自聚焦情况进行了分析和讨论，同时介绍了两种测量小尺度调制增长的方法。针对高功率激光系统，阐述了抑制小尺度自聚焦的几种方法，提出通过控制小尺度调制增量，减少高功率激光的非线性效应对光学元件损伤的方案。指出了聚变级高功率激光技术中非线性效应研究的发展趋势。

激光微冲击成形(μLSF)是利用微尺度脉冲激光和材料相互作用产生高幅冲击波压力实现材料微小塑性变形的技术，其综合了激光成形、冲击强化和塑性成形等技术的优点，通过控制激光工艺参数和合理的路径规划获得所需的微观几何形状和表面质量，具有良好的柔性，在材料微塑加工领域具有显著的技术优势。在介绍激光微冲击成形技术原理和特点的基础上，分析了微尺度激光冲击成形中的压力模型、本构模型及其工艺方法，讨论了激光微冲击成形中涉及的关键技术，综述了激光微冲击成形表面的质量及相关性能的研究现状，指出当前激光微冲击成形研究中存在的问题，并对今后的研究做了展望。

随着大功率半导体抽运技术和新型光纤结构的发展，高功率光纤拉曼激光器逐渐成为研究的热点。从锗硅单包层光纤、双包层光纤以及光子晶体光纤拉曼激光器的物理模型入手，介绍了高功率光纤拉曼激光器的基本理论，指出了它们各自的优缺点和最新的研究进展。论述了当前窄线宽光纤拉曼放大器的最新进展、存在的技术难点以及解决方法。展望了光纤拉曼激光技术在高功率激光器方面的发展前景。

对国内外已报道的基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器进行了综述。总结了多种基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器，包括应力、温度、微弯、扭曲和气压传感器。介绍了各种传感器的原理和优势,并对基于光子晶体光纤环镜的光纤传感器的发展进行了展望。

提出并证明了利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器对水变冰的液固相变过程进行实时监测的可行性，并观测到了该相变过程中的过度冷却现象。在此基础上，展示了基于FBG传感器监测的不同浓度NaCl溶液相变信号,结果显示出了溶液浓度与FBG的相变信号之间的相关性。这种相关性有望提供一种溶液浓度测试新方案。

空间分集接收能补偿大气湍流造成的信道衰落。在给出相干检测分集接收的系统模型和晴朗大气信道模型的基础上，考虑子孔径间信号相关性，分析了等增益合并分集和最大比合并分集的误码率性能，并就中断概率与选择分集进行了比较。分析结果表明，空间分集接收能够明显改善相干光通信系统的性能，并且接收信号间的空间相关性越小分集接收的性能越好，其中最大比合并分集性能相对其他两种合并方式优势明显，选择分集性能最差，但它与等增益合并分集的差距不大，同时选择分集实现相对容易，在工程应用中要综合考虑实现的难易程度和性能。

针对量子遗传在锐化图像出现的缺点，提出改进方法。对量子采用自适应量子旋转门步长调整策略，不同代染色体的进化操作采用不同的旋转角步长，同代的染色体仍用同一旋转角步长进行更新，通过比较每个量子染色体的汉明距离调节其自身的进化速度；将量子染色体更新，将比较适合的染色体解在目标数值范围内判定为级别较高的染色体；对量子交叉操作采用对角线交叉方式；对图像锐化给出了算法步骤。实验仿真表明本算法在锐化边缘和抑制噪声上明显优于其他锐化方法，并且图像的边缘也得到了很好的增强。

影像匹配是基于CCD数据获得月球高程数据的基础和关键。研究了月球CCD影像的小波金字塔分层匹配算法。利用小波分析的多分辨率特性，对CCD影像进行小波分解，构造了金字塔顶层影像误匹配剔除策略及金字塔底层影像匹配点的快速搜索策略，实现了自粗尺度到细尺度的匹配算法。该算法通过减少非同名像点的匹配时间和搜索时间，大大降低了运算量，从而提高了匹配效率和配准精度。实验结果表明，该算法在匹配正确率和匹配效率方面都获得了很好的效果。

分析了碳化硅作为空间反射镜材料的各种优点，研究了加工和检测离轴碳化硅非球面反射镜的各项关键技术。利用自行开发的非球面加工中心FSGJ-2对离轴碳化硅非球面进行了研磨、抛光和轮廓测量，分析了计算全息补偿检测离轴非球面的基本原理，并专门设计研制了计算全息衍射检测装置，对大口径离轴非球面反射镜进行了零位补偿干涉测量。结合工程实例对一口径为468 mm×296 mm的离轴碳化硅非球面进行了超精加工与检测，最终面形误差峰谷(PV)值为0.148λ，均方根（RMS）值为0.017λ（λ=632.8 nm），达到了良好的效果。

提出一种离散式的复振幅光瞳滤波器，用于构建大数值孔径系统下柱对称偏振矢量光束的特殊聚焦光场。输入角向偏振矢量光束，经圆对称的6个离散环带复振幅滤波器滤波后聚焦。该滤波器半径已归一化，各环带具有不同透射振幅，外围两环带有相同的相位延迟，其余相邻透射环带间π反相。在聚焦区可获得超长（大于8λ)的衍射受限“光管”场。该“光管”场为中空的纯角向偏振矢量光场，管中心沿轴向无光场分布，光管横向直径(约0.31λ)在亚波长量级，“光管”管壁为沿轴向平坦分布的角向偏振矢量场，无轴向旁瓣。该复振幅滤波器可用于构建特殊三维矢量光场以及利用该光场进行粒子捕获和操控。

为了实现光学玻璃折射率均匀性的高精度(0.2×10-6)检测，测量环境温度引入的测量不确定度应小于0.05×10-6。对测量过程中温度引入的不确定度进行了详细分析，总结了温度引起的5种误差源，对各种误差源进行了不确定度分析。结果表明，当测量腔中空气、贴置板、折射率液及被测件的径向温差不超过±0.01 ℃时，温度引起的测量不确定度为0.031×10-6，满足精度要求。为实验室环境的改造提出了建议，并为高精度玻璃折射率均匀性测量提供了分析数据。

采用半导体抽运腔内倍频的方法，获得了可满足医疗应用的瓦级全固态561 nm黄光激光输出。在比较和分析了NdYAG激光晶体各主要谱线的激光参数之后，通过谐振腔膜系的设计抑制了增益较大的1064,1319和946 nm谱线的运转。通过对倍频晶体的合理选择以及晶体放置角度与匹配温度的合理控制，在13.5 W的808 nm抽运功率下，实验获得了1.41 W的561 nm单一谱线的黄光激光输出，光光转换效率为10.5%。

用激光快速成形(LRF)技术制备304不锈钢拉伸试样，并对试样进行拉伸。利用光学显微镜观察了试样表面显微组织；利用扫描电镜(SEM)观察了试样断口的形貌特征，并用能谱仪(EDS)分析了取样点处的化学成分。结果表明，所制备试样显微组织晶粒细小，具有定向凝固的特征，在成形件内部存在微细观孔洞与裂纹。在拉伸断裂试样中，断口呈现韧性断裂的特征，断口部分区间氧、硅含量较高，形成金属化合物夹杂，使材料的力学性能变差。

研究了数控激光切割机在进行金属板切割时激光束经凸透镜聚焦的聚焦光束传播方向的偏转问题。找出了当激光束中心入射线与聚焦镜(凸透镜)光轴异面时影响聚焦光束方向的几个入射物理量，并运用几何光学原理给出了聚焦光束方向与它们之间的关系式，同时提出了一个调节聚焦光束方向并使聚焦光束垂直于待切割板材板面的方法。切割实验表明，在一定的调节范围内，采用此方法可以方便地调整聚焦光束方向。这一方法也适用于其他采用透镜聚焦的激光加工设备，并为此类设备的聚焦光束方向调节设计提供了一个新的选择和依据。

实验发现光学材料的损伤与激光波长、材料特性、激光脉宽等因素有关，而且光学材料损伤的最终态是不一样的，这个态可以是熔化、碎裂或蒸发。为了解释这些现象，从材料的热传导方程出发半定量地讨论了光学材料损伤机理，指出了一个关键参数决定了激光诱发损伤与激光脉宽τp的关系，它就是光学材料内的夹杂物把热量传递给光学材料体所需时间τ。在τpτ时，损伤阈值由激光辐射强度决定；在τpτ时，损伤阈值由激光辐射能量密度决定。

建立了基于Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率仿真计算模型。以Al粉颗粒作为颜料粒子，采用Maxwell-Garnett有效介质理论计算分析了涂层的等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发，采用几何光学理论计算得到了涂层的吸收系数和散射系数。定量分析了铝粉颗粒粒径以及体积分数对涂层发射率的影响。结果表明，该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导意义。

通过理论分析与模拟验证，设计和制作了一款采用双侧边光式白光LED作为背光源的26 inch(1 inch=2.54 cm)液晶电视。选用的白光LED结构简单，性能优良。在实际制作中利用高效的驱动电路对白光LED单元进行驱动。模拟结果表明：此结构的白光LED背光源液晶电视亮度均匀性能够达到91%，色度均匀性达到85%，完全满足设计应用要求。

以非成像理论中光学扩展量的传递规律为依据，给出了激光二极管（LD）阵列作为光源的新型激光投影显示系统中方棒照明光路元器件尺寸及入射光束孔径角的确定方法。选用3×8红光LD阵列作为光源，0.45 inch(1 inch=25.4 mm)硅基液晶(LCOS)芯片为空间光调制器（SLM），应用光学设计软件Zemax给出了方棒照明系统的设计实例，包括LD阵列光源光束整形系统、方棒匀光系统、方棒中继系统的设计。结果显示方棒照明系统具有较高的光能利用率及较好的光斑均匀性。由此得出较高光能传递质量的新型激光投影显示系统中方棒照明系统的设计方法。

基于有限元方法，以三点夹持为例，对压电薄膜变形镜(PFDM)的工作特性进行了仿真分析，发现变形镜与镜框之间因夹持带来的接触应力会导致镜面变形与电压之间呈现非线性变化。针对这一问题，提出了两种改进方式，仿真结果表明，两种改进方式均能够有效改善变形镜的非线性响应问题。

介绍了一种大视场短波红外光学系统消热差设计。系统工作波段为0.9～1.7μm，分辨率为640 pixel×512 pixel，光学系统总长55 mm。设计结果表明，在空间频率为20 lp/mm处，系统工作温度在-40 ℃～60 ℃环境下，各个温度下的系统调制传递函数(MTF)值均大于0.6。系统具有高像质、工作温度范围宽、结构紧凑、重量轻等优点。

采用激光烧蚀快脉冲放电等离子体光谱技术分析铝合金样品。记录了该技术激发铝合金样品后的发射光谱以及若干元素谱线的信噪比和谱线强度的相对标准偏差(RSD)。与传统的激光诱导击穿光谱技术相比，激光烧蚀快放电等离子体光谱技术应用于铝合金样品后所产生的辐射光谱强度和信噪比均有很大提高，发射光谱线强度的相对标准偏差也得到了改善。此外还得到了采用该技术对铝合金样品中若干微量元素进行定量检测的标准曲线。

利用XLt793重金属分析仪，在实验室自然大气环境下获取土壤的X射线荧光，通过X射线荧光光谱法定量分析了国家标准土壤样品中Ni元素的含量。实验研究了在最佳实验条件下土壤中Ni的X射线荧光特征分析谱线，测定了Ni元素的直接校准曲线。实验结果表明，Ni元素质量分数在(50~1000)×10-6范围内，元素含量与特征谱线强度之间具有较好的线性关系；元素Ni强度分析测量的相对标准偏差（RSD）为8.60%，利用相同土壤类型进行定量分析的结果与标准值的相对偏差为4.43%；利用定标曲线对不同土壤类型进行定量分析，元素测量浓度与标准值的相对偏差为7.13%。

利用激光诱导击穿光谱(LIBS)对水体中痕量重金属锌进行定性及定量分析，以1064 nm波长NdYAG脉冲激光为激发光源，采用高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件(ICCD)为谱线分离与探测器件，以锌（Zn：481.1 nm）特征谱线作为分析线，测定不同浓度下的特征谱线强度。实验中以固体圆饼状石墨块为样品基体进行元素富集，滴定固定量的已知不同浓度的氯化锌溶液于基体表面固定区域，烘干并制备实验待测样品。结果表明，锌的最佳探测延迟时间为1100 ns，元素谱线强度随着样品浓度的增加而增大并在较低浓度下呈线性关系，得到水体中锌元素的痕量检测限4.108 mg/L。研究结果为进一步开展水体痕量重金属的激光诱导击穿光谱测量提供了方法。

空间激光通信常采用干涉截止滤光膜对不同波段的光谱进行分光。着重介绍了近红外三波段光学滤光片的研究与制备。根据膜系设计理论，分别选择TiO2和SiO2作为高、低折射率材料，借助膜系设计软件设计优化了合理的膜系，实现了770~860 nm及1530~1575 nm光谱范围双波段的高透过和1615~1700 nm波段的高反射。采用电子枪离子辅助沉积系统进行制备。优化工艺参数，通过调整补偿挡板使膜厚均匀性控制在3%以内。虽然制备膜层较厚，但经检测其光学性能、机械性能及耐环境能力均满足使用要求。用轮廓仪检测所制备膜层的面形，其峰谷值变化达到预期要求。

结合等离子金属光栅原理和多层膜理论，提出一种金属介质金属多层光栅结构以增强透射光的聚焦效应。利用时域有限差分(FDTD)法对该多层结构的聚焦特性进行模拟仿真，得到多层结构的聚焦特性随金属介质膜层数和凹槽数目的变化特性。结果表明，通过控制金属介质层层数或者凹槽数目，焦距明显改善，焦距可达9.15 \mm，最大焦深约为26.38 \mm，相对于传统金属光栅，聚焦效应得到了明显增强。

采用固相反应法制备了四方相结构的SnO2靶材，选用蓝宝石衬底，利用脉冲激光沉积法在不同温度下生长了一系列SnO2薄膜。X射线衍射测试结果表明，SnO2薄膜具有四方金红石结构，并且沿a轴近外延生长。另外，在倾斜衬底上生长的SnO2薄膜上观察到了激光感生电压(LIV)效应，并研究了衬底温度对SnO2薄膜中LIV效应的影响。结果表明，随着生长温度从500 ℃增加到800 ℃，SnO2薄膜中的LIV信号的峰值电压先增加后减小，响应时间随衬底温度的升高先降低后增加，此外，存在一个最佳的衬底温度，使得SnO2薄膜的LIV信号的峰值电压达到最大，响应时间达到最小。在生长温度为750 ℃的SnO2薄膜中探测到响应最快的LIV信号，在紫外脉冲激光辐照下，峰值电压约为4 V，响应时间为98 ns，信号的上升沿为28 ns，与激光的脉宽相当。