生化战剂在恐怖主义活动和非**领域的非法使用对社会公共安全造成了严重的威胁。分析了基于米氏散射、瑞利散射、拉曼散射、吸收光谱和诱导荧光光谱信号的生化战剂激光侦察报警和快速检测技术的基本原理，说明了生化战剂激光侦检系统的关键技术，回顾了美、俄、德、法等国生化战剂激光侦检技术的发展情况。

纳米压印技术（NIL）是一种机械制备纳米图形的微加工技术，它具有设备简单、易于操作、重复性好和成本低等优点。同时，它可以大面积制备高分辨率的纳米图形，使得大批量低成本地生产微纳器件成为可能。而固态照明工程目前是被全世界所关注的重要领域，制备出高效III-V化合物半导体发光二极管（LED）来代替现有的传统照明工具已经掀起了照明技术的革命，以实现高质量、绿色的照明。重点介绍了纳米压印技术的发展和工艺过程，并详细论述纳米压印技术在无机和有机LED制备中的应用，实现纳米结构LED以及表面光子晶体结构，从而提高LED的发光效率。

生物散斑是激光照射在生物体表面产生的散斑现象。生物散斑的变化与生物体内的某些性质相关联，因而作为一种新型检测技术被广泛研究。生物散斑测量技术是一种无需全场扫描、非侵入式、可实时处理和可定性/定量测量的光学测量方法，在生物医学和农业领域得到了广泛的应用。对生物散斑测量的原理进行了分析，简述了国内外此项技术的研究进展和成果，并对常用的生物散斑图像处理算法的原理及优缺点进行了比较。

分布式光纤振动传感技术广泛应用于区域安防、输油管道维护和工程结构健康监测等领域，是光纤传感领域的研究热点。综述了干涉型分布式光纤振动传感技术的特点及研究现状，重点对近年来的研究新进展进行了详细介绍。分析了新型干涉结构和传感机理的基本原理、定位方法及技术指标。阐述了新型数据处理方法的实现目标及具体实施过程。最后展望并讨论了干涉型分布式光纤振动传感技术的发展趋势和应用前景。

近年来，高质量大模场面积Yb石英玻璃光纤由于在高功率光纤激光器和放大器中的应用在国外内受到了极大关注。对近年来国际上成功应用于高功率光纤激光系统中的多种结构的大模场Yb石英玻璃光纤的进展情况进行介绍，并概括分析国内大模场Yb石英玻璃光纤的研制现状，最后展望了大模场Yb石英玻璃光纤的发展趋势。

作为天基系统的重要遥感遥测手段，星载激光高度计具有高精度、高分辨率、垂直分辨等优点，在地形地貌测绘、深空探测、全球预警和监测等方面具有独特的优势，发展前景十分广阔。对星载激光测高技术的发展过程进行了介绍，分别阐述了星载激光高度计及多光束推帚式激光高度计的工作原理，分析了多光束推帚式探测技术中多束激光并行发射、激光器技术和激光回波的阵列探测等关键技术，并介绍了星载激光测高技术的应用情况，最后对空间多光束激光探测技术的发展前景及我国星载激光测高技术的发展进行展望。

实现波导与光纤的耦合是各种集成光学器件从实验室走向实用的关键，耦合效率的高低直接影响到各种集成光学器件的性能，也是光纤通信和集成光学等领域必须解决的问题。其中，在光纤和波导是理想准直的条件下，模场失配损耗是影响波导与光纤耦合效率的最主要因素。综述了国内外几种典型的通过降低模场失配损耗来提高耦合效率的方法，具体包括楔形耦合器、棱镜耦合器和光栅耦合器，并对它们的特点做了总结和比较。结果表明，在提高耦合效率方面，制作相对简单的反向楔形耦合器具有绝对的优势，在光纤通信和集成光学领域中应用价值较高。

低维纳米结构的引入对中间带太阳电池的发展提供了潜在的应用价值，是第三代光伏发电最热门的研究领域之一。通过分析量子点中间带太阳电池的机理，介绍了其常用的制备方法和性能表征。着重评述了典型的III-V族化合物和硅基结构量子点中间带太阳电池近年来的研究进展，分析了研究者对改进电池采取的各种方法。简要概述了一种新型的变形量子点量子环结构的研究，这种新型的纳米结构最显著的特征在于无应力，是解决量子点应力积累的有效手段。指出量子点电池研究中需要着重注意的问题。

新型的量子点光放大器以宽带宽、高增益、低噪声和高功率放大等优点而得到发展和应用。从量子点的结构和主要特性出发，概述了常用的几种量子点在光放大器方面的研究和应用状况。随后，介绍了量子点半导体光放大器和量子点光纤放大器的基本结构以及工作机理，简述了CdSe/ZnS量子点光纤的光谱特性，提出了进一步发展量子点光放大器有待解决的问题，展望了量子点在光通信领域的应用前景。

硫系玻璃光纤具有优良的中远红外透过特性以及抗腐蚀、抗析晶、对微波不敏感等优点，它在液体、气体监测以及生物化学、微生物学、医疗诊断等领域引起了研究者广泛的关注。回顾了硫系玻璃光纤在传感领域的研究历程，介绍了其工作原理，并对其在传感应用方面的研究进展进行了概述，最后对其发展前景进行了展望。

提出了一种利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量复杂结构固有频率的新方法。将FBG粘贴在钻台上，通过检测钻台表面的应变变化并进行数据处理进而实现对台钻的固有频率的测量，测得台钻的一阶固有频率为23.9 Hz。将测量结果与ANSYS有限元仿真分析结果相比较，验证了此测量方法的可靠性。

研究了在自由空间光通信(FSO)中采用相移键控正交频分复用（PSK-OFDM）调制下的多输入多输出（MIMO）技术，分析了基于Gamma-Gamma大气湍流信道的MIMO-OFDM系统，并利用Meijer G函数得出误比特率的闭合形式的表达式。仿真结果表明，在不同湍流强度下以PSK-OFDM为调制方式的MIMO技术能有效地减少FSO的误比特率，随着湍流强度的加强，MIMO技术降低误比特率的效果逐渐增强。

分析了罗兰光栅帕邢龙格结构中光栅线密度误差对波长精度的影响。提出一种利用参考光栅在线检测罗兰全息光栅干涉场条纹密度的方法。将具有标准线密度的参考光栅放置在干涉场内曝光位置，通过检验曝光光束的自准直衍射光与空间滤波器中针孔位置的重合度来判断干涉场条纹密度误差。推导了干涉场条纹密度误差与曝光光束自准直衍射光偏移量的解析表达式，发现干涉场条纹密度误差与曝光光束自准直衍射光偏移量、罗兰光栅曲率半径和曝光光束波长有关。以曲率半径750.2 mm的罗兰光栅为例，当采用441.6 nm激光建立光路时，利用此方法可将干涉场条纹密度误差调整至0.035 groove/mm以内。

与传统二维投影显示相比，三维投影显示不仅可以使观察者看到更加生动形象的投影效果，并且可以提供丰富的三维信息，具有良好的市场应用前景。根据全息光学原理，提出一种基于全息透镜阵列屏的三维投影方法：利用多组相机进行原场景采样，经过图像处理后由多组投影仪投射到全息投影屏上，投影屏由一种全息光学元件全息透镜阵列构成，通过该透镜阵列能够实现对投影光束的定向衍射积分，使其满足双眼视差原理，从而再现原物像三维空间信息，实现三维投影。通过实验制作了该全息透镜阵列，探讨了采用此全息光学元件实现三维投影的方法。

对三维虚拟物体的计算全息图算法进行简要分析。基于分析研究结果，将三维物体表面视为形状及位置不同的直角三角形面元的组合，导出一种便于计算的三维物体计算全息图算法，给出光滑表面的三维物体计算全息图实例。基于采样定理，对漫反射三维物体计算全息图的算法进行探索研究，给出漫反射三维物体计算全息图实例。

为快速、准确地对中药饮片细胞进行形貌表征，采用理论分析与实验验证相结合的方法，对球面参考光像面数字全息显微术进行了研究。结果表明，通过适当调整参考点源的位置，球面参考光像面数字全息显微术可以准实时地消除显微物镜引入的二次相位畸变，利用自动相位补偿算法能够快速、有效地消除因参考光偏离光轴带来的一次相位畸变，准确再现样品的相位信息。基于研究结果，利用所建立的球面参考光像面数字全息显微术对中药饮片蒲黄细胞进行定量成像，由相位分布给出了细胞的大小及形貌特征。

在针对同一地区低空间分辨率的多光谱图像与高空间分辨率的全色图像的融合方法中，传统的强度色调饱和度(IHS)变换容易出现颜色失真现象，而小波融合虽然能使融合图像在获得高空间分辨率的同时较好地保持原始光谱信息，但由于舍弃了高分辨率图像的低频分量,故很容易出现分块模糊现象。提出了一种基于IHS和小波变换融合的改进方法。提取多光谱图像强度分量并进行主成分分析(PCA)，将变换得到的强度分量与全色图像进行小波融合，然后再进行IHS逆变换得到融合结果。经过主客观评价，实验证明，提出的融合方法不但充分表达了地物细节信息，而且很好地保留了原多光谱图像的光谱信息。

在Gerchberg-Saxton (GS)算法的基础上，引入光强传播方程法（TIE）和加速角谱迭代算法，提出了基于TIE的加速角谱迭代算法，实现了更加精准快速的相位恢复。该算法通过3个面的光强（一个输入面，两个输出面）进行相位恢复，首先通过光强传播方程得到初始的相位，进而使用加速角谱迭代算法进行进一步的迭代恢复相位。通过数值仿真得出，该算法在二维图像相位恢复过程中更加精准快速，抗噪性更强。在可恢复相位的控制范围内，迭代40次即可趋于稳定，均方根(RMS)误差可控制在10-6数量级。

实验研究了离子掺杂浓度以及输出镜透射率对Tm:YAP激光器输出性能的影响。晶体沿c轴切割，尺寸为3 mm×3 mm×5 mm，在输出镜透射率为5%的条件下研究了掺杂离子数分数分别为3%、4%和5%三种情况的激光性能。结果表明，掺杂离子数分数为4%的Tm:YAP晶体输出性能最好，当抽运功率为24.8 W时，连续输出功率最大为7.5 W，斜率效率为48.8%。使用掺杂离子数分数为4%的Tm:YAP，研究了2%，5%和10%三种输出透射率情况下激光器的输出性能。结果表明，当透射率为5%时斜率效率最高。

在激光熔覆成形过程中，送粉喷嘴性能的好坏对熔覆成形件的质量具有重要影响。为探究影响送粉喷嘴性能的关键参数，建立了数值计算模型，应用FLUENT软件对送粉通道不同收缩角度和送粉口不同直径条件下的粉末流场情况进行了数值模拟，并依据模拟结果确定了送粉喷嘴的关键参数。计算结果表明，在其他参数一定的前提下，选样送粉通道收缩角度2.5°和送粉口直径1.5 mm时，有利于提高送粉喷嘴的粉末汇聚性，改善熔覆成形效果。依据该关键参数制造出送粉喷嘴的实体，进行了粉末汇聚、激光熔覆成形实验，验证了该送粉喷嘴的效果。

校形是保障板金属成形零件形状精度的重要手段。为改善校形效果、提高校形效率，提出了矫正其形状的新方法。该方法利用激光热源局部作用铝合金薄壁件待校形的区域，促使其弹性内能做塑性功并重新分布残余应力，达到提高校形效果和校形效率的目的。以航空用铝合金薄板进行三点弯曲试验得到待成形样件，激光热源沿其弯曲线进行扫描后，得到了一定的校形量，定量分析了校形效果，得出校形率的大小随试件的材质和厚度的不同而不同。试验结果表明了激光校形的可行性，为深入研究成形件的激光校形奠定了基础。

通过建立复合腔模型，分析了外光反馈对单纵模分布反馈式（DFB）光纤激光器稳定性的影响，研究了外光反馈引起的相干坍塌阈值特性。通过采用模式分裂表征方法和相位噪声表征方法，对DFB光纤激光器的相干坍塌现象进行了对照检测，成功测量了瑞利散射和端面反射分别引起单纵模DFB光纤激光器发生相干坍塌时工作纵模的分裂情况，证明只考虑瑞利散射时DFB光纤激光器的阈值传导光纤长度小于200 m。实验结果和理论分析相吻合，验证了采用上述两种方法检测相干坍塌的可行性，对于DFB光纤激光传感阵列的结构设计具有指导意义。

全正色散被动锁模光纤激光器以其能产生高能量、高线性啁啾耗散孤子脉冲而备受关注。全正色散耗散孤子产生的机理是激光腔内多种效应，包括增益、损耗、增益饱和、非线性和滤波等综合作用的结果。研究了全正色散耗散孤子光纤激光器中有无滤波器和滤波器带宽对激光输出性能的影响。通过数值模拟发现，加入带通滤波器后输出耗散孤子脉冲的时域脉宽较无滤波器时变窄，对应的光谱半峰全宽变宽，脉冲稳定锁模所需的时间减小。脉冲的峰值功率会随着滤波器带宽减小而增加，脉冲能量则在一定带宽变化范围内保持不变，但是过窄带宽的滤波器会带来额外的损耗，从而使得脉冲能量快速下降。这些结论为设计搭建高能超快全正色散耗散孤子光纤激光器提供理论参考。

研究了一种氢化非晶硅(aH-Si)薄膜微晶化的激光控制工艺方法。在保持脉宽、激光功率和激光光斑大小一致的情况下，分别应用4、8、10、12、15 Hz频率YAG激光对aH-Si/晶体硅(c-Si)结构中的aH-Si薄膜进行退火处理，探索了YAG激光脉冲频率对aH-Si薄膜微晶化的影响。用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对aH-Si薄膜晶化后的物相结构和表面形貌进行了分析。实验结果表明，随着激光频率从4 Hz增加到10 Hz，aH-Si薄膜晶化后的晶粒尺寸变大；随着激光频率从10 Hz增加到15 Hz，aH-Si薄膜晶化后的晶粒尺寸逐步变小。脉冲频率为10 Hz激光退火后的aH-Si薄膜的晶化晶粒平均尺寸最大，约45 nm。aH-Si薄膜的表面电阻率随激光频率的增加总体呈下降趋势，晶化后晶粒尺寸最大的aH-Si薄膜的表面电阻率最低。

光学相干层析（OCT）是一种新型的光学信号获取与处理方式，它可以对光学散射介质进行扫描，获得的三维图像，分辨率可以达到微米级。尝试利用扫频光源OCT对在相同的制绒溶液配比下，不同制绒时间的单晶硅片进行检测，通过处理三维图像数据，判断制绒质量，为单晶硅制绒检测提供一种新方法。

研究了一种利用材料反射特性对激光功率密度实现有效衰减的方法。利用经典的Phong混合反射模型，对材料表面的反射特性进行了理论分析，给出了在连续激光辐照的情况下，辐射度、观测角和功率之间的函数关系。选取了材料Phong混合反射模型的参数，利用TracePro软件数值模拟得到了该激光功率密度衰减结构的透射光场三维空间分布及透射率与测试点距离的关系曲线，并与实测结果进行了比较，具有较好的吻合度。研究结果表明，该衰减结构可以有效实现激光功率密度衰减，并可用作激光参数定量测量的一种有效衰减方法。

聚光光伏发电系统中，通常用一个棱台型光学元件作为聚光二次镜。设计棱台型二次镜时，通常在设计截面内考虑光线能够满足两次全反射条件。而棱台型二次镜相对于光轴是非旋转轴对称的，光线在非设计截面内的传播情况与在设计截面内有很大区别。采用向量法对棱台型二次镜非旋转轴对称性对光线全反射的影响进行研究，结果证明如果某光线在设计截面内满足两次全反射条件，则在非设计截面内与该光线相对应的与光轴夹角相同的光线，以棱台型二次镜相对的侧壁为一组，在任意一组侧壁中，均能满足两次全反射条件。为聚光系统中棱台型二次镜的设计给出了理论依据。

采用紫外(UV)辐射固化荧光粉胶层。研究UV胶中各个成分对固化膜透射率的影响，找出透射率最高的匹配比例。用最佳比例的UV胶和荧光粉混合，与传统荧光胶对比，观察荧光粉沉降现象。分别用UV胶和AB胶封装LED，测量LED的光学性能，通过对比研究紫外固化对LED光学性能的影响。研究发现荧光粉在UV胶中沉降现象比AB胶中不明显；与AB胶封装的LED对比，UV荧光粉胶对LED的光谱分布、显色指数、相对色温和光通量等光学性能没有明显的影响和改变。

为了实现光栅色散型成像光谱仪的实验室光谱定标，采用1243×576光敏元的背照减薄型CCD面阵探测器，设计了一套光谱定标装置，实现了光谱定位精度±1 nm的光谱定标方法。该方法多方考量了对光谱定标产生影响的因素，包括光源光谱分布、光栅分光效率、单色仪光谱带宽、谱线弯曲和Fringes现象。针对这些因素，提出了用于光谱波长定位校正的数学模型。光谱定标的结果表明：实验室光谱定标各像元平均光谱带宽为2.20 nm，谱线弯曲最大值为0.925 nm，弯曲方向符合理论方向。用汞灯等线谱光源进行复测，光谱定位误差最大值为0.6 nm，符合预定的定标精度要求。