飞秒光学频率梳通过锁定飞秒锁模激光的重复频率和偏置频率至微波频率基准，在时域上得到重复频率稳定的飞秒脉冲激光，在频域上得到频率间隔稳定的激光频率梳。飞秒光学频率梳作为微波频率与光学频率的桥梁，可以实现对激光频率的直接精密计量，同时作为一种有别于传统连续波稳频激光的特殊激光光源，在激光频率标尺、绝对距离测量和精密光谱测量等光学精密测量领域都有着重要应用。综述了飞秒光学频率梳在若干光学精密测量应用中的研究进展、关键技术和研究动向，分析了其在未来光学测量中的重要作用。

以奈奎斯特采样定理为准则，高速信号采样再压缩的传统成像方式存在明显缺陷。基于压缩感知理论的压缩成像技术则突破了传统成像系统设计理念，利用硬件实现目标图像的非自适应线性投影，从而达到利用较少数目探测器获取高精度目标图像的目的。详细阐述了压缩感知理论框架及其关键技术问题，并就目前压缩成像系统的原理和难点问题进行了深入的探讨和分析。

在特定的气体氛围下,用一定能量密度的超短脉冲激光连续照射单晶硅片表面, 或者离子注入在硅中引入硫族元素等方法，可在硅表面得到具有奇特光电性质的微米量级尖锥结构，该微锥结构被称为黑硅。这一新材料有奇特的光电性质，如对0.25～17 μm波长的光有强烈的吸收，具有良好的场致发射特性等, 为硅提供许多新的功能。Mazur教授预言这种新材料相当于60年前的半导体，在探测器、传感器、显示技术及微电子等领域都有重要的潜在应用价值，尤其在高效太阳能电池领域具有其他材料无可比拟的优越性。本文介绍了超快激光微构造硅的形成机理，研究进展、光电特性以及应用前景。

激光疗法是治疗血管性皮肤病最为便捷和可靠的方案。介绍了激光治疗血管性皮肤病的选择吸收原理及氧合血红蛋白的吸收峰位置，从而确定了激光波长的选择依据，阐述了418、542、577 nm波段医用全固体激光器的相关技术及发展现状，重点阐述了医用577 nm波段的5种激光技术：倍频、和频、受激拉曼散射(SRS)、光参量振荡器（OPO）及光抽运半导体(OPS)技术。指出了各种技术的优缺点及其医用前景。在和频技术中，提出了将薄片结构与端抽运结构相结合的新型医用578 nm黄光激光器的设计方案。

基于可逆饱和光转移过程的荧光超分辨显微技术，从原理上打破了原有的光学远场衍射极限对光学系统极限分辨率的限制，在生物、化学、医学等多个学科拥有广泛的应用前景。回顾了近年来超分辨显微研究的历史，综述了目前常见的几种基于可逆饱和光转移过程的荧光超分辨显微方法，详细描述了各自的技术特点并对比了其优缺点，阐述了相关领域内最新的研究工作进展。

在哈特曼波前传感器点源目标探测质心算法中，除信号光子噪声、读出噪声和背景光噪声等误差源之外，图像传感器上存在的盲元也会对质心的探测精度造成一定的影响。系统地推导了哈特曼传感器子孔径光斑区域内存在单个盲元条件下各种误差源对点源目标质心探测误差影响的数学表达式，进一步分析了盲元和光斑质心间相对距离、光斑等效高斯宽度等因素对盲元存在所引入的质心偏移误差的影响，指出当相对距离约等于光斑高斯宽度时质心偏移误差达到最大值。实验结果与仿真和理论推导结果相符。

云是气象预测和航空航海等领域中非常重要的因素之一，所以对云进行观测具有重要的现实意义。而云量作为其中重要的气象参数之一，已成为气象观测的重要内容。目前，对于云量的观测主要还是靠目测，由于各种因素的影响导致误差较大。测量云量是激光云高仪的一个重要应用。提出了一种激光云高仪云量自动反演算法，算法以激光云高仪单点测量数据为基础构造一个关于时间和云层高度的二维图像，按照云层所占用的时间比率进行反演计算云量。对比实验验证表明，算法能较为准确地反演出云量信息，对激光云高仪具有实用价值。

介绍了一种能够跟踪移动信标的新型大气相干长度测量系统。系统使用遗传算法与区域加宽迭代质心算法结合而成的新算法处理差分运动图像，实时计算移动目标脱靶量与光波到达角起伏方差，实现了跟踪测量的功能。测量实验中，利用飞行高度为35 km的平流层气球搭载的碘钨灯作为光源，实时测量了斜程传输路径上的大气相干长度值。与此同时，在距离新仪器5 m处放置了一台以太阳的边缘作为光源、测量整层大气相干长度的大气相干长度仪进行对比测量。对比结果表明，两组测量数据具有较好的相关性。据此初步分析与讨论了利用激光导星技术主动探测整层大气相干长度的可行性。

对于布里渊分布式光纤传感器(DOFS)，温度或应变的变化都会引起布里渊频移谱改变，因此存在交叉敏感问题。在以往对布里渊光时域反射(BOTDR)计的双参量传感研究中，采用单根光纤，通过同时检测布里渊频移和功率变化，实现双参量传感。但对于布里渊光时域分析(BOTDA)，由于受激布里渊散射的偏振相关性，不能实现对受激散射光功率的准确检测，因此难以实现单光纤的双参量传感。针对这一问题采用温度和应变系数不同的双光纤进行双参量传感。先测量了几种常用光纤的温度和应变布里渊频移系数，然后选择G652和G652成缆两种光纤，通过构建系数矩阵，由两根光纤的布里渊频移计算得出温度和应力，从而实现了温度分辨率25 ℃左右，应变分辨率约为200 με的双参量传感。

为了对分布式宽带光纤拉曼放大器增益平坦度改善方法的研究，采用受激拉曼散射功率耦合方程，建立了抽运、信号相互作用的数学模型，在此基础上对C+L波段信号开关增益进行了数值仿真，分析了影响增益平坦度的主要因素，并通过合理配置抽运激光功率，使得C+L增益平坦度获得了极大的改善，改善后增益平坦度小于1 dB，计算结果表明，合理的激光功率配置对于改善宽带光纤拉曼放大器增益平坦度是一种简单而十分有效的方法。

误码率(BER)是衡量无线光通信系统设计优劣的重要指标，如何正确统计误码性能显得尤为重要。利用Matlab软件，研究基于蒙特卡罗仿真实现无线光通信系统误码性能分析的方法。介绍了无线光通信系统以及利用蒙特卡罗仿真进行性能估计的原理；研究了误码性能仿真方法，详细地给出了仿真中的信源产生方法、信道模型、信噪比参数计算方法、误码率统计方法等，并给出了部分核心Matlab程序；给出了基于低密度奇偶校验(LDPC)码、脉冲位置调制(PPM)的无线光通信系统仿真图，详细介绍了各仿真参数的设置，并在不同天气和不同信噪比条件下统计了系统性能。统计结果表明，此性能分析方法准确可行。

在全息干涉计量法获得的干涉光场相位中不同程度地存在散斑噪声，为顺利完成相位解包裹，降噪处理是必要的。通过剪切将噪声从光场中分离出来是一种有效方法，但剪切量的选择对去噪的影响还需要研究。通过理论分析、模拟计算和实验验证发现：剪切量会影响理想剪切光场相位与含噪声剪切光场相位之间的线性相关性，继而改变降噪难度；选取合适的剪切量可以使该线性相关系数达到最大，从而获得最佳的降噪效果。

双曝光法是通过两次曝光将标准物光波前和变化后的物光波前，按不同时刻记录在同一张全息图上，形成两个一级干涉场，再现时，两个物光波面形成二级干涉场。通过计算机模拟，并结合实例计算，阐述了二级干涉场与微小位移、光场相位变化及转动角之间的关系。结果表明,用双曝光全息法测刚性漫反射物体时所产生的条纹出现在定域的空间曲线附近，而定域的锐度取决于观测系统的孔径。

温度的微小变化必然会引起空气折射率的微小变化，进而影响通过该区域光的相位。采用迈克耳孙干涉仪与数字全息技术相结合的技术方案，实现对温度场分布的测量。借助数字视频技术，该技术架构可直接推广用于测量透明介质的流场分布及变化过程，如气流或水流中的密度分布以及变化过程等。

针对板条、盘片和管状激光器由于不是圆形光斑而难于聚焦及棒状激光器的热效应问题，设计了一种双半圆柱激光器。双半圆柱激光器能实现圆斑输出，而热效应要优于棒状激光器。用ANSYS软件进行的热效应数值模拟分析表明，双半圆柱状激光器比棒状激光器最高温度低25 ℃左右，最大温差低11 ℃左右，最大热应力在棒状激光器的60%以下。

导出了构成F-P标准具的两个表面具有不同反射率，同时包含吸收损耗在内的F-P标准具透射率一般表达式。当两个表面具有相同反射率同时忽略吸收损耗时，该一般表达式就过渡到通常文献或书籍中的表达式。而当两个表面具有不同反射率同时忽略吸收时，发现这种情况下的最大透射率不再是100%，而是有了一定的反射，同时两个表面的反射率相差越大，这种影响越明显。

选择不同的激光加工技术，如激光合金化、激光修复和激光固溶技术，实现了2Cr13和17-4PH两种常见叶片的强化与修复。对强化和修复前后汽轮机叶片的显微结构、硬度、残余应力、耐磨性、抗腐蚀、抗气蚀性能进行了测试分析。证明激光加工技术在汽轮机叶片的强化和修复方面具有良好的应用前景。

以乙酰丙酮（acac）和2,2′-联吡啶（2,2′-bipy）作为修饰剂，用NaOH溶液调节pH值，采用溶胶沉淀法合成得到修饰纳米氧化铽甲醇溶胶。用荧光光谱、紫外可见光谱和高分辨透射电镜(HRTEM)对纳米氧化铽甲醇溶胶的光学特性和粒子结构进行表征。研究结果表明，被acac和2,2′-bipy 修饰的氧化铽甲醇溶胶能在545 nm附近发射出很强的Tb3+的特征绿色荧光；透射电镜及选区衍射(SED)结果表明溶胶中的纳米粒子为氧化铽，其平均粒径只有6 nm。

红色荧光粉的在制备荧光转换型白光LED时是不可或缺的,因为红色荧光粉在制备高显色指数白光LED中发挥着重要的作用。LiEuW2O8是最近几年最新发展起来的一种很有潜力的红色荧光粉。主要研究了稀土离子掺杂对LiEuW2O8发光性能的影响。采用高温固相法制备钨酸锂铕系列红色荧光粉。La3+和Sm3+取代LiEuW2O8中的Eu3+, La3+和Sm3+通过再吸收的方式将能量传递给Eu3+, 实现对Eu3+的敏化作用。La3+和Sm3+的掺杂并没有改变样品的激发和发射峰, 也没有改变晶体结构, 但是掺入后能显著提高样品的发射强度。 La3+的最佳掺杂量(物质的量分数)为3%, Sm3+的最佳掺杂量为4%。

采用近似熵算法得到19名健康志愿者在5 Hz频率的光（每秒光重复诱发5次）诱发前后的脑电(EEG)θ波段近似熵值(Apen θ)，经T-检验(P<0.05)发现光诱发后Apen θ值显著下降，其中在顶部、前额、颞部和枕部位置有显著性变化，颞部和枕部变化最大，左右半脑平均Apen θ均减少，右脑区更为显著。结果表明Apen θ能够描述外部光诱发情况下的EEG波段特征，并定量给出外部光诱发程度。

研究了纯牛奶、高钙奶、高钙低脂奶和过期约10天的纯牛奶水溶液的三维荧光光谱特征。实验结果表明，牛奶水溶液的荧光峰随着激发波长的增长而红移；当激发波长大于340 nm时，荧光光谱上出现次级荧光峰，且该峰也随激发波长的增加而红移。通过对比研究发现，牛奶的浓度对牛奶水溶液荧光光谱的影响不大，而牛奶品种对其荧光光谱影响较大，尤其是高钙低脂奶。过期的牛奶水溶液在较长或者较短波长激发光激励下，荧光峰强度高于未过期的同类牛奶。初步分析了在一定激发波长下高钙低脂奶、过期牛奶的荧光强度比其他样品荧光强度强的原因。研究结果可为利用荧光光谱技术检测牛奶品质提供参考。

通过对1.23 m口径望远镜光学结构的像质分析，结合光机结构设计，搭建了适合仰角从0°~90°范围运动的光机系统，从方案设计上满足了望远镜系统的成像要求。但是在重力场中，随着望远镜俯仰角的变化，主次镜会产生相对的弯沉和倾斜，进而对系统成像质量产生影响。通过实际的成像实验，也验证了仰角变化对望远镜系统成像带来的离焦的影响，并给出了具体的系统补偿措施，满足了实际观测实验的要求。同时，为今后1.23 m望远镜以及类似的大口径望远镜系统的实验和技术改造提出了切实可行的意见。

为了获得具有高质量光学表面的非球面碳化硅反射镜，需对碳化硅反射镜表面进行改性。介绍了离子束辅助沉积硅的碳化硅表面改性技术。对改性样片表面硅改性层的机械性能、光学加工性、表面粗糙度及反射率等特性进行研究。实验结果表明，碳化硅表面的硅改性层具有优良的机械性能和良好的光学加工性。光学抛光后，碳化硅表面硅改性层的表面粗糙度为0.85 nm\[均方根(RMS)值\]，在可见光波段反射率最高可达98.5%(镀银反射膜)。采用数控加工方法对口径为Ф600 mm的表面改性离轴非球面碳化硅反射镜进行加工，最终反射镜面形精度的RMS值达到0.018λ（λ=0.6328 μm），满足高精度空间非球面反射镜的技术指标要求。

基于目前国内科学级CCD相机普遍采用USB2.0，其传输速度较低，传输距离较短的现状，设计了一款基于千兆以太网接口的CCD相机。采用Altera公司的Cyclone II系列FPGA建立NIOS II软核做控制器，采用物理层(PHY)芯片加数据链路层(MAC)芯片的结构建立千兆以太网传输系统。实验中传输速率最高可达700 Mb/s，传输距离可达50 m，从而解决了现存CCD相机存在的两大问题。

针对所研制的微型拉曼光谱仪的特定要求，数值孔径为0.04和工作波长在781~1014 nm，设计了两款与单色仪配套的外光路光学系统：球面系统，非球面系统。收集光路采用单透镜，会聚光路采用“厚双胶合透镜”形式的摄远光学结构，会聚系统的摄远比达到0.59，极大地缩短了系统的尺度。设计结果表明，采用传统球面设计时，光学系统的物方数值孔径达到0.33，点斑半径小于30 μm，像面相对照度在80%以上；加入了非球面之后，物方数值孔径达到0.4，点斑半径小于20 μm，像面相对照度在80%以上。光学系统总长150 mm，满足小型化和便携式的要求。

讨论了荧光粉浓度及驱动电流强度对白光LED特性的影响。采用软件模拟实验和实际封装测试相结合的研究方法进行分析研究。对荧光粉浓度变化对白光LED光通量和相关色温(CCT)的影响进行了三维光线追迹模拟，并且进行了实际的封装验证。另外对白光LED的节温和显色性也做了深入细致的研究。研究结果表明：CCT随着荧光粉浓度的增大而减小，光通量则先上升后下降。同时由荧光粉浓度和驱动电流强度变化所引起的节温升高会降低荧光粉的转换效率。对显色性而言，采用高浓度荧光粉封装的白光LED有相对低的显色指数；并且显色指数随着驱动电流强度的增加而升高，最终趋于稳定。

以LED为研究对象，利用TracePro光学仿真软件和LED分布光度计对其进行光学仿真和光学实验研究，并通过对比验证仿真结果的正确性和仿真方法的可行性。研究结果表明,实验结果和仿真结果吻合，将仿真方法用于LED的光学研究切实可行。利用TracePro对大功率LED的二次光学设计结构进行了仿真，仿真结果表明该LED 的二次光学设计结构使LED的光学性能得到了极大的改善，配光效果更理想，光照均匀性更好。