近年来，光学非接触三维面形测量技术被深入研究和广泛应用，其中常采用的技术方案是投影一个载频条纹到被测物体表面，利用成像设备从另一个角度记录受被测物体高度调制的变形条纹图像，再从中解调重建出被测物体的三维面形分布。与单帧图像的傅里叶条纹分析方法相结合，这种基于条纹投影的调制和解调技术被拓展应用到动态过程(物体)的三维面形测量和重建中，以满足日益增长的动态过程分析需求。回顾了近年来在基于条纹投影和傅里叶分析的动态过程三维面形测量以及薄膜振动模式检测研究中的进展，讨论了不同动态过程的测量方法和测量系统，给出了相关应用的实验结果。讨论了该技术的优点和面临的挑战，并指出了该领域今后的发展动向。

飞秒激光脉冲通过非线性相互作用可以在透明介质内部诱导载流子的激发、弛豫和折射率改变，从而用于制备光波导器件。飞秒激光无法比拟的高度局域三维加工能力使其在有源和无源波导器件制备中被广泛研究。综述了飞秒激光在多种透明介质中诱导折射率改变的机理、波导器件制备的实验进展和波导性能优化技术，分析了其研究趋势和应用前景。

Crossbar网络是实现高速并行光学处理的一种最重要而有效的光交换网络结构。作为一种无阻塞网络，Crossbar网络具有简单性, 易于实现控制，适合于构成光开关矩阵。总结和分析了近20多年来发展的Crossbar光交换网络，介绍了不同Crossbar光交换网络的原理、结构和性能，分析了Crossbar光交换网络的关键技术。目前光学互连网络的发展方向是实现集成大规模光互连。可以预见光学互连网络会朝着更加实用化的方向发展，并在其应用领域发挥越来越重要的作用。

激光雷达系统仿真具有重要的经济价值和广阔的应用前景。重点介绍了国外典型成像激光雷达建模仿真软件的研究进展，研究了其仿真原理、方法、功能和试验验证等有关情况，总结了激光雷达建模仿真的作用与意义，对下一步研究和发展方向进行了思考，可为仿真软件研发思路与方法提供借鉴。

液晶微透镜阵列是基于微透镜光子技术和液晶技术而发展起来的学科交叉研究领域。就液晶微透镜阵列的工作原理、主要设计方法及其研究进展进行了论述，并对微透镜阵列的发展趋势及尚待解决的问题进行了总结。

回顾了窄线宽激光器线宽测量的各种方法和发展过程，介绍了利用光外差法测量窄线宽激光器线宽的基本原理，描述了双光束外差法和延时自外差法的不同测试机理。针对延时零拍自外差法容易引起的系统误差，说明了光源调制和光路调制移频非零拍自外差法不同改进方案的优缺点。综述了窄线宽激光器测量线宽的新方法。对窄线宽激光器线宽测量方法进行了较全面的梳理，从发展过程看双光束外差法和延时自外差法有着各自的测量优势。

光纤旋转连接器经过近30年的发展，技术上已经取得了很大的进步，并趋于成熟。对光纤旋转连接器的主要功能及其最新进展进行了综述，介绍了道威棱镜式、波分复用式和反射镜式3类多通道光纤连接器的原理、技术和特点，对3类系统进行了比较，列出各类连接器的优缺点。最后对光纤旋转连接器适用场合进行了简要介绍。

自1997年8月23日首颗高光谱卫星LEWIS发射以来，航天高光谱成像技术走过了15年的路程，我国在该领域的技术也取得了跨越式的发展。当前我国正按照国家中长期科技规划，努力构建下一代高分辨率对地观测系统，深入全面地总结过去若干年的航天高光谱成像技术发展情况，并分析发达国家的发展计划，对制定我国的航天高光谱成像技术发展战略具有重要意义。从当前的主流高光谱分光技术、应用情况和发展趋势三个方面进行了全面的分析总结，认为民用高光谱成像系统应该朝着宽幅、定量化和应用细分的方向发展；军用高光谱成像系统的发展重点应该是高空间分辨率、宽波段以及快速信息处理技术。

运用相位屏近似法计算模拟了激光束通过大气湍流的光场分布。从高频相位比例和相位不连续点数目等角度对畸变光束的相位特性进行了分析，进而利用考虑到变形镜驱动器间交联耦合的高通滤波方法模拟自适应系统对畸变波前的校正作用，建立了畸变光束的相位校正物理极限的预估模型，定量分析了湍流强度和传输距离对校正极限的影响。研究结果表明：在一定范围内，随着湍流强度的增强及传输距离的增大，畸变波前中高频相位比例明显增加，相位不连续点数目也逐渐增多；激光束通过大气湍流后，其相位校正的效果主要受畸变光束连续相位中的高频相位比例以及相位不连续点数目的共同影响，畸变波前中高频相位比例越大，相位不连续点的数目越多，相位校正效果也越差。

研究电磁波束的小粒子散射特性在环境监测等领域有着广泛的应用。将电磁波束做级数展开，给出了各项对应电磁波的物理意义及粒子内电场的解析式。以椭圆高斯波束为例，对粒子内电场以及后项与前项电磁波束中粒子内电场的大小的比值随照射距离、频率的变化做了仿真。研究了椭圆高斯波束中小粒子的散射特性，通过仿真分析了波束腰宽和频率对散射特性的影响，验证了算法的有效性。研究表明，波束腰宽可以改善粒子的识别性能，粒子对高阶项的散射场远小于对次阶项的散射场，瑞利粒子内场表达式中坐标的幂次与外场波束表达式中坐标的幂次相同。所提方法简单，为研究电磁波束的粒子散射特性探索了新的途径。

基于平场全息凹面光栅几何像差理论，分析了初级像差与高阶像差特别是球差对平场全息凹面光栅成像的作用。通过一个具体的设计，分别讨论宽波段光栅和窄波段光栅设计中校正球差与否对设计结果的影响。通过对光谱像大小和各种像差系数大小进行对比分析得出以下结论：宽波段平场全息凹面光栅像差较大，决定光谱像大小的主要是初级像差，球差的影响难以显现，在进行光栅设计时可以不考虑球差；窄波段光栅的离焦像差较小，球差的影响开始变得显著，此时在设计过程中考虑球差的校正能够进一步改善光栅的成像质量。

提出并研究了一种基于乙醇灌注边孔光纤(SHF)的Sagnac干涉型温度传感器。边孔光纤是一种高双折射光纤，其包层中纤芯两侧具有两个空气孔。将乙醇填充进边孔光纤的空气孔中，利用乙醇的折射率随温度的变化，改变边孔光纤的双折射系数，使Sagnac干涉仪的输出谱发生波长漂移，从而实现了温度传感。实验获得该传感器在20 ℃~80 ℃的温度变化范围内灵敏度为86.8 pm/℃，为普通光纤布拉格光栅(FBG)传感器的8倍。

提出了一种实现具有深度视觉感的车载红外图像彩色化的方法，对车载红外图像采用区域生长分割算法进行景物分类,分为天空、树木和道路，再分别对每一景物估计深度,然后根据得出的深度信息再结合景物的色彩先验知识，实现具有深度视觉感的红外图像彩色化。实验结果显示该方法能够得到较接近真实的深度和色彩视觉效果。

多光束傅里叶望远镜(MFT)对运动的深空暗目标快速成像有着独特的优势，但光学、电学、机械、软件等未突破的关键技术制约着其发展。根据傅里叶望远镜的成像原理和戈洛姆法则(Golomb ruler)，分析选取了多光束成像下每束光的移频量，并设计了符合系统要求的声光移频器。结果表明，采用Golomb ruler时，31束光系统下的最大相对移频量为7.47 MHz，设计的声光移频器通光孔径为8 mm，全频带下最低衍射效率为0.9021，各指标都能满足系统需求。因此，多光束傅里叶望远镜的移频技术可行。

通过对光电成像型反舰导弹的成像过程分析，提出一种基于传感器参数和感兴趣区域的图像配准方法。红外和可见光图像配准时的变换模型为仿射变换，首先通过传感器参数的调整实现空间分辨率的配准，将仿射变换简化为刚体变换；然后用海天线提取算法提取出感兴趣区域，对感兴趣区域用形态学边缘检测方法求取目标的轮廓中心，并以此为控制点消除图像间的平移变化，实现图像的完全配准；最后利用均方根误差原则对算法的配准效果进行评估。仿真实验表明，该算法快速、准确，配准精度满足目标识别的要求，可以较好地解决异类传感器弱小目标图像配准的难题。

大视场的红外图像，由于分辨率高，对图像实现像素级处理很难满足实时性要求。针对大视场特定背景下的低空目标，提出一种由粗到精的检测方法。先将图像分块，计算分块图像熵值，组成熵值矩阵进行熵值分割，区分背景区域，得到所需求的目标可能出现的区域，完成粗检测；然后用Top-hat形态滤波法对所得区域进行精检测，得到检测目标。实测数据证明，该方法能在检测弱小目标的同时大大减少计算量，较好地满足了大视场下弱小目标的实时检测、处理需求。

依据全反射原理和自准直测角法，实现了对棱镜折射率的精确测量。通过使用高准直半导体激光器将激光入射到棱镜内部与空气分界面上，逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角，得到待测棱镜的反射光强随入射角变化曲线。在曲线左侧收尾处出现一个台阶，其反射光强随入射角增大迅速衰减。全反射临界点，对应的入射角为全反射角。用两次自准直测角法精确测量棱镜底角。通过该方法，分别对两块不同棱镜的折射率进行了测量，测量棱镜折射率精度为±1.24×10-4。

通过对基于相位调制的瞬时微波频率测量系统结构的分析，在Optisystem仿真软件平台上进行了详细的结构仿真和器件参数设定值分析。通过根据输入的不同载波波长得到的分段测量结果值，在总测量频程6~18 GHz范围内，最低精度可达到0.1 GHz，使得到的测量频率值相对于特定频段更具有代表性。通过检测输出端功率比，求得待测频率，实现了测量频程在6~11 GHz时，测量精度总体约为0.5 GHz；测量频程在11~15 GHz时，测量精度总体约为0.2 GHz；测量频程在15~18 GHz时，测量精度总体约为0.1 GHz。

将白光偏振干涉、迈克耳孙干涉仪和垂直扫描系统相结合，提出了一种利用白光干涉垂直扫描测量波片延迟量(包括级次信息)的方法。准直的白光经偏振干涉系统形成两束偏振方向相同的线偏光，它们进入迈克耳孙干涉仪后分别被两干涉臂的平面镜反射形成四束光，在压电传感器(PZT)驱动干涉仪动镜垂直扫描的过程中，它们两两干涉，形成3组白光干涉包络。根据CCD各像素记录的白光干涉信号，计算白光干涉包络之间的光程差，即可获取被测延迟量。实验测量了一多级波片的延迟量，其结果(4268.1 nm)与使用光谱扫描法测量得到的结果(4269.9 nm)相吻合。

搭建了以布儒斯特角切割LiNbO3晶体作为电光调Q元件的Cr,Tm,Ho:YAG激光器，测量了静态时腔内LiNbO3晶体的放置角度对激光器输出能量以及偏振特性的影响。研究发现，当LiNbO3晶体以布儒斯特角放置时，Cr,Tm,Ho:YAG激光器效率最高，输出激光的p分量最大，线偏振特性最好，这对电光调Q是有利的。电光调Q时，测量了不同抽运电压下的输出能量、脉冲宽度及脉冲波形，当重复频率为2 Hz时、脉冲能量为25 mJ，最小脉宽达265 ns，脉冲峰值功率达94.3 kW，脉冲波形呈光滑的近高斯分布。

为满足多光路、多工位激光加工需求，采用Nd:YAG脉冲激光器为光源，研制出激光器双光路时分复用系统。提出了时分复用的具体实施方案，设计出能够实现时分复用分光的可控30°旋转分光装置以及对装置的工作状态实现实时控制的时分复用控制电路，并确定了系统的工作时序。最终在不降低输出功率的前提下，实现了激光的时分复用、双光路输出。实验利用能量计采集数据，对光路耦合效率进行计算，实验表明，在电流为50 A、脉宽为4 ms、能量为7.3 J时，A路耦合效率为85.21%，B路耦合效率为85.23%，满足多工位加工需求。最后结合实际应用，将所设计的两光路，一路用于焊接，一路用于熔覆。

大型惯性约束聚变(ICF)装置靶场将从主放大系统输出的平行激光阵列转换为靶室附近的球形阵列，并以特定的角度进入终端光学系统。靶场传输光路排布作为靶场光传输系统总体结构设计的依据，在满足物理和光学等要求的基础上，还应重点考虑工程建设成本和系统维护性能。随着ICF装置规模的增大，打靶激光光束数量增加，靶场传输光路排布难度增加。结合目前国内外大型ICF装置，分析了靶场传输光路排布的特点，讨论了传输光路排布与光传输系统布局、光机结构设计和系统维护性能的关系，为我国更多束激光打靶的ICF装置的靶场传输光路排布提出建议。

采用大功率连续横流CO2激光对化学复合镀NiAl/纳米Al2O3复合镀层进行激光熔凝处理，并对熔凝层的抗高温氧化性能进行研究。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）等分别对高温氧化前后的表面形貌、物相组织和元素组成进行表征分析。与复合镀层和基体试样相比，激光熔凝后表面抗高温氧化性能明显提高，这一方面与激光熔凝镀层中的金属间化合物NiAl2O4、Ni0.77AlFe0.23在800 ℃时具有良好的抗高温氧化性有关，另一方面是由于激光熔凝后镀层表面形成了连续致密的氧化膜。

针对p偏振，研究形状双折射金属和常规介电材料界面的表面等离激元(SPP)。基于形状双折射金属介电常数的双轴各向异性和SPP的色散关系，分别在X方向和Y方向讨论SPP波长、传播距离以及在两种介质中的穿透深度等特征长度的变化规律。另外，分别讨论形状双折射金属的3个结构参数对SPP特征长度的影响，发现X方向的结构周期变化只影响Y方向的SPP特征长度，Y方向的结构周期变化只影响X方向的SPP特征长度，纳米孔半径的变化同时影响X方向和Y方向的SPP特征长度。

利用传输矩阵法研究了Thue-Morse序列准周期光子晶体的传播特性。线性结构的共振谱具有自相似的分形结构，共振模在晶体中的电场分布也具有类似的自相似结构。对于具有Kerr非线性的奇数阶Thue-Morse序列结构，由于其内部电场分布的不对称性，可以导致正反向入射时不同的双稳态现象。通过额外的抽运光激励，可以实现某光强的光单向透射，使得结构真正体现全光二极管的功能。

电压的量化位数限制了波阵面相位的选择范围，导致波束的偏转角度偏离理想角度，从而降低指向精度。指向精度是液晶相控阵(LCPA)性能的重要指标之一。提出了一种提高指向精度的优化算法。该算法以最优化理论为依据，采用模式搜索方法，通过调整电压台阶的方式进行优化。首先分析了电压量化指向精度的影响，建立了波控模型，然后利用模式搜索法，以减小实际角度与理想角度之间偏差为目标进行相应的电压台阶修正。仿真结果表明，在扫描角度范围内，该算法能将归一化精度误差从100数量级降至10-3数量级，优化效果显著。

用传输矩阵法理论研究结构周期数对单势垒和双重势垒一维光量子阱透射品质的影响。结果表明：随着阱层周期数的增加，单势垒和双重势垒光量子阱的透射峰均变窄，即品质因子提高，且双重势垒光量子阱透射品质因子提高的速度更快；随着垒层周期数的增加，单势垒、双重势垒光量子阱的透射峰迅速变精细，即透射品质因子迅速提高，且双重势垒光量子阱透射品质因子提高速度快；垒层周期数影响强度明显高于阱层周期数，当垒层周期数增大到一定数值后，双重势垒光量子阱的透射峰品质因子趋于无穷大，亦即光量子阱的各透射峰趋于某个频率点。这些特性可为光子晶体设计新型高品质的光学滤波器等量子光学器件提供指导。

为了对湖水中的铜元素含量进行定性分析及定量检测，实验采用了激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，进行了理论分析和实验验证。以120 mJ激光能量值，1.28 μs延时时间和1 Hz重复频率，测定了Cu元素浓度在2~75 mg/L区域内变化时324.75 nm谱线的强度值。对Cu元素的特征谱线进行了定性分析；建立了Cu元素浓度与谱线强度的定标曲线，该定标曲线线性拟合相关度R2=0.99；通过检测限公式得到铜元素的检测限为7.37 mg/L。采用该定标曲线对湖水中的Cu元素含量进行了定量检测，得到湖水中Cu元素浓度为10 mg/L。实验表明，采用LIBS方法可对水溶液中重金属元素铜进行快速检测。

为了探测激光诱导击穿光谱（LIBS）的信号，设计了CCD同步光谱测量系统。该系统采用高灵敏度的Sony ILX554B 线阵CCD作为光谱探测器，运用一种新的驱动方法，可灵活控制CCD的触发延迟时间和光积分时间，从而最大限度地滤除LIBS背景辐射的干扰，得到最佳的原子辐射信号，提高LIBS检测的灵敏度。通过测量各种样品的LIBS信号在不同延迟时间和积分时间时的谱线图，证实其在LIBS宽谱、快速测量中的有效性，为开发低成本LIBS测量仪提供了技术依据。