随着人们对通信容量的需求日益增大，基于微环谐振腔产生的光频梳，可以很好地满足通信系统的光源要求。光频梳具有光谱范围广、相干性高、集成化等特点，由于光频梳是基于四波混频效应产生的，因此对微环谐振腔的色散曲线要求比较严格。总结了目前几种控制微环谐振腔色散特性的最新研究，包括改变微环的宽度等，利用slot 结构和微环结构相结合，采用光子晶体结构等方法，对这些结构的优缺点及性能作了比较分析。同时还对进一步优化微谐振腔的色散曲线提出了展望，利用微环和光子晶体结构的组合方法，有可能实现较小光谱范围内色散曲线的优化，提高四波混频的效率。

物理随机数在密码学、通信及****等领域具有重要应用价值。传统的物理随机数发生器受限于熵源（如热噪声等）带宽的限制，码率仅处于Mb/s 量级。近年来，随着宽带光子熵源（如混沌激光、放大自发辐射噪声）的出现，研究学者提出了众多高速随机数产生方案。其中，混沌激光由于其高带宽、大幅度、易集成等特性，获得了人们的极大关注，被广泛应用于Gb/s 量级物理随机数的产生。结合国内外研究现状，对基于混沌激光的物理随机数产生方案进行了综述，分析了各方案的优势及不足，归纳总结了当前混沌物理随机数发生器的研究热点，并指出了其未来可能的发展方向。

用矢量Rayleigh-Sommerfeld(VRS)衍射理论分析计算了高数值孔径多台阶相幅型菲涅耳波带片(M-SHFZP)的聚焦场分布。当线性偏振光垂直入射到M-SHFZP，结果显示: 1) 由于薄膜透射率随着刻蚀台阶深度发生变化，致使实际的M-SHFZP 的聚焦强度小于多台阶纯相位型菲涅耳波带片(M-SPFZP)的聚焦强度，但是M-SHFZP 的聚焦光斑大小基本上与M-SPFZP 的相同；2) 聚焦光的强度随着台阶数的增加而增加，但聚焦光斑的大小不随台阶数变化；3) 对于低数值孔径的M-SHFZP，光轴上的强度呈现一个多焦点分布，但是对于高数值孔径的M-SHFZP，高级焦点的强度被大大抑制。台阶数愈多，数值孔径愈大，抑制高级次焦点的能力愈强。VRS 矢量衍射理论的计算结果与时域有限差分法(FDTD)模拟结果基本一致。

提出了一种基于高双折射光子晶体光纤（PCF）的偏振器件。通过引入包层缺陷结构，利用谐振耦合原理，实现在1250~1850 nm 波长范围内获得具有单一偏振模式的光子晶体光纤偏振器件，并且实现了在该波长范围内23~250 dB 的消光比。

基于光纤法珀工作点稳定技术提出了一种适用于全光式石英增强型光声光谱(QEPAS)探测技术的光纤法珀解调系统。利用可调谐光纤激光器作为探测光源，采用法珀干涉光强的直流信号作为误差反馈信号，将工作点锁定在正交相位点上，提高光纤法珀系统的稳定性，从而提高了光声信号探测的准确性。将其应用于全光式石英增强型光声光谱气体探测系统，并在开放环境中完成了对水蒸气的探测实验，得到其归一化噪声等效吸收系数为1.81×10-7 W(cm· Hz )。实验结果表明，相比于一般的全光式石英增强型光声光谱系统，该方法的探测灵敏度提高了1.2 倍。

介绍了一种可测量相对湿度的March-Zehnder(MZ)干涉的湿度光纤传感器，其传感结构是在两段标准单模之间腰椎放大熔接一段长为15 mm 的单模光纤，并在中间的单模部分涂上一层5%的聚乙烯醇(PVA)。PVA 的折射率随着环境湿度的变化而改变，从而使包层模有效折射率发生变化。当中间单模光纤周围环境湿度发生变化时，相应干涉峰中心波长也会发生移动，通过测量透射光谱来测量包层周围环境的湿度变化。实验测得该湿度传感器的灵敏度为0.0983 nm/%RH（RH 表示相对湿度）。实验也证明基于MZ 干涉的湿度光纤传感器具有良好的稳定性等一系列突出的优点。

以琼斯矩阵为基础，建立了双消偏光纤陀螺(DFOG)系统的光路传输模型，推导出偏振串扰误差的理论表达式。仿真分析了消偏器的45°角误差，偏振串扰点功率耦合，Y 波导有限消光比以及环内偏振旋转角对消偏光纤系统偏振串扰误差的影响。实验验证了两消偏器45°角之间的相对偏差以及温度对陀螺零漂的影响。结果表明，两消偏器45°角之间的相对偏差越大、温度梯度越大，对陀螺精度的影响越大。

针对光纤布拉格光栅(FBG)传感器监测飞机机翼盒段试验件上的静态载荷，对多主体协作技术实现结构健康监测中光纤Bragg 光栅传感器网络的自修复性进行研究。当某个主体的光纤Bragg 光栅传感器发生故障时，首先，传感主体依据采集到的传感器信号利用支持向量回归机算法对外部载荷位置进行预测，然后系统协作主体对两个主体的预测结果进行协作，共同对故障传感器信号进行修复，最终获得损伤位置的识别结果。研究表明：多主体协作之后的损伤位置平均识别精度比单独采用任何一个主体的平均识别精度都高，可以对失效传感器信号进行一定的补偿、修复。

为降低偏振拍长对波长变化的敏感性，扩大多孔光纤偏振器件的工作带宽，针对一种包层空气孔呈圆形阵列分布的多孔光纤，应用全矢量有限差分光束传播法分析了不同参数的包层结构对偏振拍长及其相对变化率的影响，通过横向伸缩形变在包层中引入特定的非对称结构，这种方法不仅有效降低了偏振拍长的波长敏感性，而且偏振拍长对这些特定包层结构参数的误差微扰不敏感，在1.2~1.7 mm 波长范围内，偏振拍长的相对变化率小于±4%，工作带宽达到500 nm，同时包层结构几何参数的误差容限达到0.1 mm 量级，较好地兼顾了偏振拍长的宽带稳定性与多孔光纤工艺制作可行性。

轻型无人机以其机动灵活的特点，能够适应地形复杂、多云雾地区的飞行任务。但是由于其镜头小，获取的影像具有像幅小、数量多、基线短、重叠度不规则等特点，使得在进行区域网平差时和传统的航空影像有所不同。为解决无人机影像区域网平差工作量大、精度不高的问题，对获取的无人机影像进行了常规光束法区域网平差试验，利用无人机机载POS 数据进行POS 辅助光束法区域网平差，针对无人机获取的原始POS 数据精度不高的问题，通过在区域网内布设少量控制点，建立POS 数据改正模型，从而获取POS 数据误差改正参数，对原始POS 数据进行改正。提出了一种利用改正后POS 数据辅助区域网平差的方法，并对三种方法的精度进行了评定。研究结果表明，常规方法的精度要优于直接利用原始POS 数据的方法，利用改正后POS 数据的方法在精度上接近常规方法，同时提高了区域网平差的效率。

高精度光学玻璃折射率是保证光学设计和成像质量的重要条件，主要由V 棱镜折射仪进行检测。在图像对准式V 棱镜折射仪中，用于对准的平行光管所成狭缝中的单线图像质量，直接影响折射率测量中的对准精度，尤其当单线与背景对比度不高时，会大大影响仪器的测量精度。提出一种自适应灰度拉伸和垂直投影相结合的图像增强算法,该方法能快速提取低对比度的单线图像。通过对比实验证明了本算法的有效性，将测角精度提高到了±1"，算法稳定测量重复性优于1×10-6，对提高测量光学玻璃折射率的精度有实际意义。

作用距离是紫外成像探测系统的重要综合性能指标之一。依据AlGaN 日盲紫外焦平面成像系统的成像原理，考虑到影响紫外系统作用距离的各个因素,分别对点目标和面目标的作用距离进行了理论推导。受到日盲紫外成像系统作用距离影响的因素主要包括目标辐射特性、大气传输衰减、光学系统、探测器、电子处理系统等。从目标的辐射能量传递出发，结合信噪比与虚警概率、探测概率的关系，推导出了紫外成像系统作用距离的理论公式，并结合系统参数进行实例计算。分析得出提高系统有效通光口径、光学透射率、滤波降噪及增加积分时间等方法可用于增加紫外成像系统的作用距离。

透射率参数是评价光学瞄具成像亮度和清晰程度的重要参数，介绍了一种高精度的光学瞄具宽光谱透射率的检测系统。针对检测过程中影响检测精度的因素包括偏振的敏感性、光束偏移、系统的杂散光、探测器的非线性和空间均匀性，结合验证实验和光学模拟软件(tracepro)给出定量的分析以及仪器的合成不确定度。对于探测器非线性误差利用最小二乘法原理予以修正。标定实验表明，可见光波段的透射率测量误差小于0.35%，近红外波段透射率测量误差小于0.65%。

针对传统测量的透镜焦距数据误差大的问题，提出采用准蒙特卡罗算法进行分析。用液晶屏显示分化图形取代平行光管的玻罗板；通过最小二乘拟合法计算被测焦距；自适应准蒙特卡罗算法采样器对成像采样，采样器根据每个像素和它相邻像素的亮度差异产生不同数量样本，采样器没有自身的极限控制值，使用Hardy-Krause 决定有界变差函数，通过多维勒贝格测度使准蒙特卡罗方法的误差由随机点列的星偏差决定。实验仿真显示液晶显示屏测量焦距比目视测量焦距的标准偏差小，准蒙特卡罗算法的均方根误差比蒙特卡罗算法的小。

纯相位型液晶空间光调制器是应用较广的高精度光学仪器。使用Holoeye 产家推荐的双孔干涉测量法可使16 阶闪耀光栅的1 级光衍射效率达到80%。但需要滤波、准直、扩束等细致工作，耗时较长。运用二进制相位光栅衍射法可以简化修正过程。实验中每隔10 个灰度值测一个点，利用Matlab 做线性内插扩展到255 灰度。使16 阶闪耀光栅和二进制光栅的1 级光衍射效率最终达到产家目录给出的83%和40%。修正结果证明5-5 序列配置的HoloeyePluto 的液晶光阀在平均调制相位稳定的基础上，衍射法校正相位调制特性不受闪烁影响，且简单可行。

材料的色散会影响镜面间隔的测量精度，为了提高光学干涉法测量镜面间隔的精度，对材料色散效应进行理论分析和数值仿真，分别对LAK9、ZF6、H-ZF2、BAK7、K9 光学玻璃进行仿真测试，得到了干涉信号峰值偏移量关系式，信号峰值偏移量与材料的一阶色散系数成正比。为了验证该关系式的正确性，搭建了一个镜面间隔测量实验平台，实验测量得到的干涉信号最大值偏移量与仿真测试结果的相对误差小于2%，考虑到实验过程中的误差因素，证明仿真测试得到的结果是正确的。

在线结构光测量中，为快速准确地提取点云的法向量，提出了一种外接圆方法。通过图像细化法求得光条纹初值中心点集，然后判定相邻三点是否共线：若共线，该点初始法线垂直于该直线；否则，这三点可以确定一个外接圆，连接外接圆心坐标和该点坐标得到该点的初始法向量。为减震荡，需对相邻三条初始法向量做平均，得到最终法向量。通过与Hessian 矩阵法和Sobel 梯度法进行对比，表明该方法能够准确提取法向量，且处理一幅320 pixel ×240 pixel 的图像的时间低于8 ms，能够满足实时性要求。

报道了一种针对X 射线转换晶体光学性能综合测试的光电检测方法。从效能角度对测试装置进行优化，对系统固有的工频干扰与尖峰脉冲噪声采取了有效抑制措施。利用该装置测试了山西长城微光器材股份有限公司研制的某未知闪烁晶体的可见光光谱响应、光学转换效率、空间分辨率等性能。研究的光电综合测试方法为闪烁晶体材料的研制提供了一种性能测试借鉴。

通过白光扫描干涉术研究了用于非球面元件的大范围测量方法并利用纳米测量机（NMM）构建了测量系统。对系统的运行环境进行分析，定量给出了评定结果。在系统环境得以保证的前提下，重点研究了无重叠拼接方法，并将结果进行了对比；针对周期性非球面光学表面，提出通过白光倾斜扫描干涉法进行测量。扫描过程中，测试样品倾斜通过干涉区，消除了物镜视场的影响，使毫米量级表面一次扫描即可完成测量。针对扫描过程，分析了扫描过程中干涉条纹移出视场现象及双角度不一致对测量结果的影响。

球化反应是选择性激光熔化（SLM）加工过程中的常见缺陷，是导致成形零件表面粗糙度高、内部出现孔隙、倾斜脱层等现象的主要原因，严重影响零件的致密度及力学性能。对选择性激光熔化成形过程中球化反应的分类及其形成机理、金属球（球化）的形成过程、球化反应的影响因素、球化反应的危害及国内外对球化反应的研究现状进行了比较系统的综述。研究表明球化反应的分类不同其形成机理也不同，球化反应形成过程复杂，影响因素众多，对成形过程及成形件的危害较大。但是目前国内外关于球化反应的研究还不够系统、全面、深入。对工艺参数、金属粉末的物化特性对球化反应的影响等方面进行更加深入的研究，将有利于解决选择性激光熔化成形过程中的球化问题。

利用中心波长为1060 nm 的输出波形可调的皮秒脉冲激光器作为种子源，采用掺镱(Yb)光纤放大器将该信号放大，最终得到输出脉宽范围为0.5~10 ns，平均功率为18~21 W，峰值功率为11~30 kW，单脉冲能量为0.02~0.13 mJ的近似单模的500 ps 脉宽可调主振荡功率放大(MOPA)光纤激光器(M2=1.5)。该高峰值功率、高单脉冲能量及高平均功率的光纤激光器满足激光加工、材料处理和非线性转换等领域的需要，尤其对于激光加工热影响敏感的材料是一种重要的光源。

为了拓展半导体激光器在激光加工领域的应用范围，使其能够应用到厚板金属材料的焊接中，采用了Laserline 公司研制的LDF4000-40 光纤耦合半导体激光焊接系统，研究了其厚板SUS304 奥氏体不锈钢的焊接性能。实验结果表明，其厚板SUS304 奥氏体不锈钢焊接过程中完全能够形成匙孔效应，具有较强的穿透能力；相比于同等工作条件下的光纤激光，其焊接熔深有所减小，而焊接熔宽有所增加；焊缝成型及焊接过程稳定性要优于光纤激光，飞溅量明显小于光纤激光。由此证实了光纤耦合半导体激光器完全可以用于厚板金属材料的焊接。

3~5 μm 中红外激光在**、医疗、自由空间光通信及材料加工等领域具有重要的应用价值。本文提出利用发展较成熟的2.7~2.9 μm 掺Er 激光作为拉曼抽运源，ZBLAN 光纤作为拉曼增益介质，为获得激射波长灵活、结构紧凑的3~5 μm 中红外激光提供一种可行方法。依据光纤拉曼激光器的非线性耦合方程组，数值分析并优化设计了3~5 μm 中红外ZBLAN 光纤一级/二级拉曼激光器。主要研究了ZBLAN 光纤长度和输出镜反射率等参数对拉曼激光阈值及输出功率的影响。数值结果表明：1) 拉曼阈值随着输出镜反射率的增大而明显下降，且存在最优的ZBLAN光纤长度使一级拉曼阈值最低(4.15 W)；2) 为获得最高拉曼激光输出功率，最优输出镜反射率分别为84%~98%(一级)和42%~60%(二级)，最优ZBLAN 光纤长度分别为6.7~8.9 m(一级)和1.5~2.4 m(二级)，最优斜率效率分别高达72.36%(一级)和34.06%(二级)。研究工作在一定程度上可为实验研究此类中红外拉曼激光器提供理论指导。

采用入射光与谐振腔模式失配的方法利用模式转换腔将基模高斯光束转换成高阶厄米高斯模；基于不同阶模式对应的共振腔长非简并和输出幅度非简并的特性，设计了一种用于光学模式转换腔模式自动搜寻与锁定伺服系统，在实验上获得了稳定的厄米高斯模TEM00，TEM10和TEM20。

从理论上分析了在密集波分复用通信系统的传输过程中利用波长变换技术后，各信道的输出规律，得到了消除拉曼串扰的放大倍数,并通过数值仿真进行了验证，对于进一步研究波长变换技术对拉曼串扰的影响有着重要的意义。

声光可调谐滤波器（AOTF）是一种新型的色散元件，被广泛应用到光谱成像领域，但由于其在调谐时，衍射角会随着波长的变化而变化，造成图像漂移。为了解决AOTF 光谱相机晶体色散引起的图像漂移问题，采用了在晶体出射面外添加棱镜的方法。通过分析晶体旋光性对介质外衍射角的影响，比较发现当入射光极角很大时，必须考虑晶体的旋光性对介质外衍射角的影响，在此基础之上分析棱镜偏折角与棱镜顶角和材料的关系，当入射光极角为28°时，添加顶角为10.1°的棱镜可得到0.0007°的消色散偏差。由此说明，在光路中添加材料和顶角合适的棱镜，可以很好地消除AOTF 光谱相机中晶体的色散。

在亚波长金属单狭缝聚焦结构的基础上，提出了一种易于集成加工的亚波长金属单狭缝填充金属条的超分辨率聚焦结构。采用时域有限差分法(FDTD)对该结构的聚焦特性进行了仿真分析。通过分析研究聚焦结构参数对焦效果的影响，获得了超衍射极限的聚焦光斑，该聚焦光斑的归一化光强I 为4.5、焦半径(FWHM)为300 nm(小于λ /2，λ =632.8 nm)。对于±10 nm 的尺寸与定位误差对结构的聚焦特性影响甚微。该模型聚焦结构的横向尺寸仅为2.0 μm ，适用于纳米光子学、集成光子电路等领域，具有较高的应用价值。

设计了基于正三角排列三芯光纤的新型波分解复用器，比起基于多芯光子晶体光纤的波分解复用器，该波分解复用器有着容易制作、且易于与常规光纤对接的优点。通过设计使两个非对称平行纤芯在某波长处的传播常数(或有效折射率)匹配，此时两个纤芯就可完全耦合，从而实现滤波。通过选择合适的光纤长度，使得在光纤的输出端，不同波长的光从不同的纤芯端口输出，从而实现波分解复用的功能。利用全矢量光束传播法仿真发现，长度为10.25 mm 的正三角排列三芯光纤可以实现波长为1.31 μm 和1.55 μm 光波的解复用。

通过数值模拟研究了各层参数对极化调控的背入射异质结分离吸收倍增层型AlGaN 基雪崩光电二极管（APDs）性能的影响，并详细分析相关物理机制。计算结果表明：参数的优化有利于降低APDs 的雪崩击穿电压，提高倍增因子。特别是对于P-GaN 层AlGaN 雪崩光电二极管，倍增因子增加可超过300%，这是由于该雪崩光电二极管的GaN/Al0.4Ga0.6N 异质界面的强极化电荷调节了倍增层、中间插入层、吸收层的电场分布，增加了载流子的注入和倍增效率，同时还由于参数优化减小了倍增时的暗电流。

利用微乳化技术与复合团聚法制备了单层、双层及多层包覆的纳米茄红素胶囊，并以动态光散射法先后测量分析了包覆材质对这些纳米胶囊的粒径大小及其分布的影响。研究结果表明，以碱处理动物胶单层包覆的纳米茄红素胶囊，其在pH 为6.5 的磷酸盐缓冲液中会出现比较严重的聚集现象；以碱处理动物胶与k-红藻胶双层包覆的纳米茄红素胶囊，其在pH 为5.5 的磷酸盐缓冲液中也会出聚集现象，但比单层包覆时要小很多；而多层包覆的纳米茄红素胶囊可在pH 为5.5 的磷酸盐缓冲液中具有良好的分散性，且没有出现聚集现象。

使用多种测试手段对热处理前后的缅甸深紫色翡翠样品进行测试。物相分析表明其属于硬玉型翡翠，X射线荧光光谱测试证明深紫色区域Mn、Fe含量高于白色区域，电子顺磁共振谱表明Mn 主要以Mn3+形式存在，而非传统观点认为的Mn2+。热处理前后紫外-可见光吸收光谱表明，572 nm 处宽吸收谱带应归因于Fe2+的5A1(5T2)→3T1(3H)跃迁以及Fe2+-Fe3+离子对间的电荷转移，这是紫色翡翠致色的主因。此外，Mn3 +在545 nm 处的6A1(S)→4T2(G)和6A1(S)→4T1(G)电子跃迁叠加是紫色翡翠致色的另一原因。

采用射频磁控溅射法，在K9 抛光玻璃基底上沉积氧化钒（VOx）薄膜，研究在其他参数保持不变时氧分压参量对薄膜的结构、表面质量及透光性能的影响。利用表面轮廓仪、X 射线衍射仪、原子力显微镜及分光光度计分别对样品的沉积速率、物相结构、表面形貌和紫外-近红外光透射率进行分析。结果表明，制备的VOx薄膜的晶相随氧分压不同发生改变，调整氧分压在可见-近红外光区域可获得弱吸收的光学膜，但氧分压过高只能获得低的薄膜沉积速率，氧分压对薄膜表面粗糙度及晶体生长模式也有不同程度的影响。本文对实验结果进行了分析和讨论。