玻璃微球谐振腔具有极高的品质因数和极小的模式体积，近年来它在低阈值微球激光器、微放大器、非线性光学、腔量子电动力学效应以及高灵敏度传感器等领域引起广泛的关注。回顾了玻璃微球的研究历程，从玻璃微球制备方法、微球激光输出、耦合方式和传感器应用方面概括了玻璃微球的研究现状，对其发展前景进行了展望。

大模场光纤可以降低纤芯功率密度及提高非线性效应的阈值，是进一步提高光纤激光器功率的重要技术途径，但随着纤芯的增大，光纤中将产生多横模运转，降低光束质量。对国内外大模场光纤激光器中的高阶模抑制技术的研究进展进行详细的介绍。对大模场光纤激光器模式控制的发展前景进行了展望。

轨道角动量是光子的量子态，具有轨道角动量的光束在光通信等领域中得到了广泛的应用，是目前国内外研究的热点方向之一，特别是轨道角动量可作为自由空间量子信息物理载体的重要选择，这将对量子通信领域带来重要的影响。介绍了光子轨道角动量的定义、产生，简要列举当前的相位、偏振编码经典的两类量子密码通信方案以作对照，以提出的光子轨道角动量密码通信方案为例，着重介绍了光子轨道角动量在量子通信中的应用研究及展望。

长周期光纤光栅(LPFG)对温度、应变、液体浓度等外界环境变化的敏感度要远高于光纤布拉格光栅(FBG)，在传感领域具有广泛的应用前景。然而LPFG的传感信号解调技术尚不成熟，大大制约了LPFG在传感领域的应用。针对现有LPFG传感信号的解调方法进行分析与评述，着重介绍了基于边沿滤波技术、法布里珀罗(F-P)腔扫描滤波技术和阵列波导光栅(AWG)技术的几种解调方案，并对各个方案在解调精度、速度、成本等方面进行了比较与分析。此外，介绍了实现LPFG复用解调的方法，并在总结已有技术优缺点的基础上对LPFG信号解调技术的发展趋势进行了展望。

采用图形化蓝宝石衬底(PSS)技术可以降低GaN外延层材料位错密度，提高了发光二极管(LED)的内量子效率(IQE)，同时使LED光析出率(LEE)提高。基于PSS技术可以制作高效GaN基高亮度LED。基于已公开发表文献对用于高效LED制作的PSS技术做了综述，介绍了PSS技术演化、PSS的制作方法与主要的图形结构、PSS上GaN外延层生长机制以及PSS对LED性能的影响。PSS结构对LED的IQE与LEE均有提高，但对二者哪个提高更为有效没有定论，最近的研究结果倾向于以为对LEE提高更为有效。PSS对LED的IQE与LEE提高的机制目前并不是非常清楚，对公开发表的PSS对LEE的提高机制提出了不同看法。不同PSS结构与尺寸对GaN质量以及LED性能的影响方面的研究目前还非常缺乏。

共焦显微术是一种重要的微小物体成像技术，由于具有高精度、高分辨率及容易实现三维重构图像的优势而被广泛应用于微纳三维形貌测量。近年来，并行共焦显微检测技术引起各国专家的广泛关注，该技术将单点扫描变为多路同时并行探测，大大提高了三维检测速度。综述了并行共焦显微检测技术的基本原理，系统论述了近年来国内外在并行共焦显微检测技术方面的研究进展以及作者在这方面的研究。按照实现并行检测的方法对7种并行共焦显微检测技术进行了分类介绍，并指出了各种方法的优缺点。最后总结了目前存在的技术难题，分析了未来的发展趋势，为我国进一步开展此项研究提供技术参考。

980 nm波段的掺镱光纤激光器因有望获得高亮度激光输出，代替980 nm波段的半导体激光器成为掺铒/镱光纤激光器高亮度的抽运源而备受关注。从980 nm波段光纤激光器广泛使用的4类增益光纤——单模单包层掺镱光纤、常规双包层掺镱光纤、JAC(Jacketed air-clad)掺镱光纤以及超大纤芯掺镱光子晶体光纤出发，对国际上各研究机构所做的工作进行了综述，介绍了其实验进展和存在的问题。最后就980 nm波段光纤激光器的未来发展方向进行了探讨。

在空间辐射环境下，光纤会产生辐射致衰减(RIA)，严重影响光纤在辐射环境中的应用。为了保证光纤在辐射环境中的工作性能，需要对光纤辐射致衰减效应进行研究。从辐射与光纤相互作用的机理出发，说明了辐射条件下引起光纤主要衰减的色心的形成和退化，并详细分析了辐射条件、光纤参数和传导光波等因素对光纤辐射致衰减的影响。在此基础上，总结了光纤辐射致衰减的主要模型，包括幂律模型、多成分饱和指数模型和拓展多成分饱和指数模型等。最后，介绍了光纤辐射致衰减效应的应用。

天气的影响会导致自由空间光通信系统性能恶化。利用Mie理论和两种雨滴谱分布模型，计算了不同降雨量下大气激光传输的衰减；根据Kim和AlNaboulsi模型计算了激光在不同能见度下的衰减。研究了降雨和雾气对自由空间光通信系统性能的影响，分析了不同降雨量时降雨和雾气天气条件下传输距离与误码率的关系以及发射功率与误码率的关系。结果表明，降雨量不同会影响通信距离；雾天衰减比雨天衰减更为严重，通信距离变短，为保证系统正常工作，可以适当加大发射功率。

地面激光雷达获取的激光强度数据包含目标的物理和化学信息，因此研究激光强度数据的生成机制就成为对其分析和应用的关键。分析了地面激光雷达的工作特点，提出假设简化了激光强度数据的计算方程，得出影响激光强度数据的3个主要参量：目标反射率、入射角度和扫描距离。以垂直立面为目标分析地面激光雷达扫描的空间点阵间距的非均匀分布特性，并提出衡量扫描点间距非均匀分布程度的计算方程，分析扫描角度的步进值对扫描点间距非均匀分布的影响。根据实际参数模拟垂直立面的激光强度数据，验证了强度数据计算方程并分析了各参量的影响。

针对数字脉冲间隔调制(DPIM)包序列发生差错时会出现符号增减从而导致差错性能下降的问题，提出了一种新的解调方法。给出了解调方法的解调过程，推导了其差错解概率，并与门限解调法进行了比较分析。数值仿真表明，当误包率为10-6以及包信息为24 bit时，相较于门限法，可节省约1.5 dBm的平均接收功率，且调制阶数对其影响不大；但当包信息量增大时，性能改善的程度将减弱。在不增加冗余信息的情况下，提出的DPIM解调方法能够有效地改善系统的差错性能，可为无线光通信链路的设计提供参考。

介绍了倾斜光纤光栅作为折射率传感器的测量原理，给出它的倾斜角8\O与中心波长1550 nm的反射谱与透射谱，分析了具有表面等离子的倾斜光纤光栅传感机理。为验证折射率传感的可能性与优点，进行了蔗糖浓度溶液的裸倾斜光纤光栅与镀金的倾斜光纤光栅的折射率测量分析，证明镀金后的表面等离子效应倾斜光纤光栅折射率传感器其灵敏度大大增加。

利用基于马赫曾德尔(M-Z)干涉原理的分布式光纤振动传感监测系统，提出了一种光缆振动事件的识别方法。该方法解决了普通光纤振动传感监测系统不具备模式识别智能分析可操作性的问题。通过对光缆上的振动事件的分析对振动的事件识别建模，利用大量实验数据将振动事件分类，通过与这些振动事件的比较，实现对振动事件的识别。

在半导体生产过程中，半导体基片在生长制作时表面会存在一些细微突起的结构，这些突起的尺寸通常为微米量级，若突起的尺寸过高，在流水线上被打磨抛光时极易产生不合格的产品，从而影响生产效率。因此，需对平面上单一（或几个稀疏分布的）非球形粒子的高度进行实时在线测量。针对这一问题提出了一种测量微小粒子高度的方法：显微投影法。介绍了基于显微投影法的微小粒子高度测量系统，实现了约100 μm高度的单一不规则形状微小粒子的测量。

空间失配角是影响外差探测的主要因素之一，很小的角度失配就会导致中频信号极为微弱。通过分析提出，外差信号的振幅可以视为探测器量子效率分布函数的傅里叶变换，基于此提出一种单元增益可调的阵列探测器接收方法。该方法通过设置阵列中探测单元的增益系数，使阵列有效量子效率分布函数的频谱特性匹配信号光与本振光形成的干涉光场，以此提高存在失配角时的中频信号的强度。通过对有效量子效率分布函数的调整，匹配不同角度入射的信号光，即可达到高速扫描探测的目的。

基于小波变换对外差式激光多普勒振动测量系统(HLDV)输出信号进行了噪声抑制性能研究。从外差式激光多普勒测振系统的测量原理出发，结合系统回波信号的特点，考虑测振系统中白噪声的影响，分析并改进了模极大值法和系数相关法两种小波消噪处理算法，并基于以往的阈值去噪算法，提出了新的阈值函数，重点分析了多尺度细化分析对还原原始信号特征及改善信号信噪比(SNR)的影响。结果表明，针对微振动目标运动特征提取，改进后的三种方法在振动信号的特征提取及噪声消除方面具备优异性能。

基于微机电系统(MEMS)微加工技术和Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT)电光材料设计的一维二进制码相位调制器(1D-BPM)可用于激光显示技术中的散斑消除。建立了1D-BPM数学模型，推导出电极在PMN-PT片内产生的电场和PMN-PT折射率变化导致通过的光束相位变化的关系。采用有限元分析方法仿真了电极几何尺寸对相位的影响,发现当电极尺寸在亚微米级时，两电极间相位分布不仅依赖于电极产生的电场大小，而且受到电极几何尺寸的影响。电极角效应是器件设计及优化时需考虑的重要因素。

分析了Yb3+:YAG的发射光谱，按照均匀展宽的机理，对发射截面按照波长进行了划分，使之对应于Stark子能级对之间的跃迁。在此基础上，提出了内置Yb3+:YAG的环形腔将连续注入种子激光转换为超短脉冲激光的理论模型。基于速率方程方法，推导得到了描述脉冲激光性能的方程。在此过程中，考虑了Yb3+激光的抽运饱和吸收和自吸收效应。最后利用该模型分析了不同情况下的超短脉冲激光性能。结果表明，要实现性能优良的脉冲激光输出，必须选择合适的种子激光频率、光强和晶体长度等。

为研究激光喷丸对高强度变形镁合金ZK60疲劳性能的影响机理，使之适应交变应力结构件的工作需要，进行了激光喷丸强化表面改性和拉伸疲劳性能实验。实验结果表明，在激光喷丸强化区域获得有益的残余压应力，产生硬化效应，表面塑性变形的微小区域，变形轮廓曲线波动范围较基体小，增加喷丸次数可增强激光喷丸的强化效应。经3次激光喷丸后，中心孔疲劳试样的平均疲劳寿命由未喷丸试样的78023次提高到125641次，寿命增益达61%。从断口来看，激光喷丸强化主要是改变了裂纹源萌生位置，延缓了裂纹扩展速率，对瞬断区无明显影响。激光喷丸强化为镁合金的抗疲劳制造提供了新的途径。

由于中波红外(3～5 μm)探测器在**上的广泛应用，基于中波红外激光器的定向红外发射装置已经成为发展的重点，而其中的激光束指向稳定性就成为非常重要的参数。对于一种光学参量振荡（OPO）产生的中波红外激光器进行了指向稳定性的测试，测试采用了中波红外成像系统及边缘提取与阈值的图像算法，获得了此种激光器的指向稳定性数据。实验结果表明，此激光器在常温下的最大指向偏移量为1.1 mrad，平均值为0.3 mrad。激光二极管（LD）抽运源晶体及非线性OPO晶体的温控还有进一步提高的可能性。研究结果将为中波红外激光器的研制、光束整形与光束指向测量与稳定技术提供参考。

使用水热法KTP晶体实现了355 nm紫外激光输出。实验中采用声光调Q技术，选用模体值大的V形谐振腔结构，对激光二极管(LD)侧抽运Nd:YAG模块产生的基波，分别利用水热法KTP晶体二倍频、LBO晶体三倍频，获得了高功率、高光束质量的355 nm紫外激光输出。当抽运功率为93.09 W，重复频率为4.9 kHz时，获得4.133 W的紫外355 nm激光输出，光光转换效率为4.44%。

分析了三能级Λ原子系统内三色操控引起的色散转换、Kerr非线性增强效应及三色操控对布居反转的影响。分析表明，三色调控下多个双光子通道之间的干涉将引起多个透明窗口内的Kerr非线性增强和布居反转频带增宽。而三色场内两边频场的相对相位之和对色散变换、布居反转和Kerr非线性增强效应也起着至关重要的影响。相位之和从0调为π，将引起多个频带内色散正负转换，从而使得慢光速向超光速转换，引起Kerr非线性增强对应的频带位置改变，并引起布居反转对应的频带进一步增宽。相位之和影响以上非线性效应的原因也得到了分析。

应用多光子非线性Compton散射模型和二维particle-in-cell(PIC)粒子模拟程序，研究了Compton散射下等离子体初始温度对质子产生的影响，并进行了数值模拟。结果表明：与Compton散射前相比，随着等离子体初始温度的增加，产生的质子数有更显著的增加，靶前和靶后质子能谱曲线趋于平滑，加速质子数量的差别减小。当入射激光强度增强时，随着等离子体初始温度的增加，质子增加的相对幅度有明显减小。当入射激光强度减弱时，随着等离子体初始温度的增加，质子能谱曲线仍有清晰的区别，质子数量和速度都有明显的增加。

为校正大口径量子通信望远镜的静态像差，提高接收信号光的能量集中度，提出了基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的静态像差校正方法。该方法不同于经典的自适应光学校正方法，无需波前传感器，可有效降低系统的复杂性。对SPGD算法进行了分析，在此基础上利用64单元变形镜和CCD探测器搭建了校正平台，并将该校正平台应用到青海湖量子通信地面站望远镜系统，对700 mm望远镜的静态像差进行了校正，远场光斑直径由校正前的58 μm改善为30 μm，验证了SPGD 算法对望远镜波前畸变校正的可行性。

针对传统线性聚光系统聚光光斑辐照度不均匀的问题，提出了一种由曲面线聚焦菲涅耳聚光器阵列及平板型导光板所组成的、系统高度小于40 mm的小体积聚光系统方案，建立了曲面线聚焦菲涅耳透镜的一般方程，给出导光板V形槽设计公式，并采用正交试验法和光学仿真实验对聚光器系统的各项结构参数进行优化设计，同时分析了曲面线聚焦菲涅耳的加工误差及导光板安装偏角误差的影响。结果表明：优化后系统在采光面积500 mm×200 mm、聚光比50倍时，聚光效率可达75%，聚焦光斑均匀性优于88%，且入射太阳光偏角在±7°内聚光效率大于50%。通过拼接可获得不同聚光倍数系统，由仿真实验得出在160倍聚光比内，效率高于50%，均匀性优于85%。

为了实现羊绒、羊毛纤维的快速、无损检测，建立了羊绒、羊毛近红外光谱数据库，包括228组各地羊绒、羊毛数据，并应用于羊绒、羊毛的定性检测上。首先介绍了羊绒、羊毛近红外光谱检测的数据库建立过程；然后，在对羊绒、羊毛原始近红外光谱进行预处理的基础上，对数据进行主成分分析，选出12种主成分，并结合改进的RBF模糊神经网络，建立羊绒、羊毛检测模型。通过与主成分分析马氏距离建模方法的对比分析实验表明，建立近红外光谱数据库，并结合主成分分析和改进的RBF模糊神经网络的方法是一种有效的无损检测羊绒、羊毛的方法，可快速建立高精度的羊绒、羊毛纤维检测模型。

为了研究激光点火过程中的化学反应历程，采用光谱分析方法分析研究了1064 nm脉冲激光作用下石墨/硝酸钾烟火药剂的激光烧蚀发射光谱。测试分析表明激光作用过程中烧蚀的光谱具有线状光谱的特性，波长主要分布在300~600 nm之间。光谱谱线揭示了烧蚀解离的谱线组成主要有N、O、C、K的原子光谱和离子光谱，在能量密度为46.7 J/cm2的激光作用下，NⅡ385.61 nm谱线最强，OⅡ441.70 nm谱线最弱。烧蚀产物在气相中发生燃烧反应。

通过双温模型(TTM)结合Richardson-Dushman方程对多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射以及温度场进行了数值模拟。在模拟的过程中充分考虑了随着飞秒激光脉冲个数的改变，铜箔对飞秒激光的反射率、表面吸收率和表面吸收系数的变化等因素，部分改写了飞秒激光光源项，从而实现了多脉冲飞秒激光烧蚀铜箔的热电子发射和温度场的动态数值模拟。数值模拟发现，随着脉冲个数的增加和脉冲间隔的减小，铜箔表面的反射率和表面吸收系数将明显减小，表面吸收率将明显增大，这一变化对铜箔的电子发射以及多脉冲飞秒激光照射下铜箔的温度场具有重要影响；而随着距铜箔表面深度的增加，这些影响将逐渐减小。