扫描干涉场曝光(SBIL)在制作大尺寸、纳米精度的衍射光栅中有着独特的优势。为了充分了解SBIL 系统的技术特点，介绍了国内外SBIL 技术的发展现状，并针对SBIL 系统中的各个关键技术进行技术性的调研与总结，着重分析了各关键技术已有解决方法的基本原理、优点以及存在的局限性，结合具体的光栅应用要求，给出了各关键技术的相应具体指标，展望了其发展趋势。

了解细胞生命活动途径并阐释其功能和分子机制是当前生命科学与物理科学交叉领域面临的重要科学挑战之一，而光学技术的创新与应用，能够通过监测单个细胞生理变化的细节来实现上述目标。细菌芽孢是一种特殊的休眠体，从休眠态转向营养生长的萌发过程是一种特别的细胞生理过程。光学技术和单细胞分析在芽孢萌发研究中的应用与发展，对认识芽孢萌发机理及其异质性发挥了极其重要的作用。就拉曼光谱、微分干涉差显微术、荧光成像和拉曼成像等技术的基本原理及其在细菌芽孢萌发中的应用与进展，前景与存在问题进行了简要述评。

对基于微纳光纤倏逝场效应气体传感器的研究进展进行了综述，同时也阐述了其原理及面临的问题。着重介绍了3 种微纳光纤气体传感器，包括直接基于微纳光纤倏逝场效应气体传感器、微纳光纤表面涂覆敏感薄膜的气体传感器和微纳光纤与其他光学微结构相结合的气体传感器。虽然，这些研究取得了一些成果，但还面临诸多问题和挑战。相信随着研究的不断深入，基于微纳光纤倏逝场效应气体传感器仍有可能凭借其独特的性能优势成为现存气体传感器的有力竞争者。

在红外成像系统中，串扰会降低图像的清晰度，影响焦平面阵列的分辨率性能和成像质量，因此对串扰的测试及产生机理等研究至关重要。对比了串扰效应的3 种测试原理和测试方法，从光学串扰和电学串扰两个方面揭示了串扰效应的产生机理，综述了两种串扰类型的解决方案，并对未来红外成像器件的发展趋势进行展望，以期为改进相关器件的技术、结构和制造工艺提供有益的借鉴。

综述了飞秒激光制备掺杂黑硅及其在光电子领域应用中的研究进展。介绍了硅表面微纳结构及黑硅中杂质能带的形成机制，分析了飞秒激光制备黑硅过程中的影响因素，重点阐述了在含硫系元素(硫、硒、碲）的气体、液体、固体膜层环境下，或是采用高能离子注入后，如何利用飞秒激光脉冲实现硫系元素在硅中的超饱和掺杂。评论了飞秒激光制备掺杂黑硅技术中存在的问题并展望黑硅的应用前景。

光学相干断层(OCT)内窥镜是OCT 与医用电子内窥镜相结合的新型光学成像技术。随着OCT 的迅猛发展，基于OCT 的内窥镜技术由于具有微米级分辨率和无损实时成像的优势逐渐成为研究热点。主要介绍了OCT 技术的基本原理、种类以及包括探测深度、纵向分辨率和横向分辨率在内的重要参数；简述了OCT 内窥镜扫描探头的发展进程和研究成果，从探头外径、扫描速度、横向分辨率和纵向分辨率方面，对不同OCT 内窥镜扫描探头进行了比较；总结了OCT 内窥镜侧向扫描探头在胃肠道、支气管、血管等器官诊断方面和前向扫描探头在卵巢、乳腺、脑等器官诊断方面的应用。

功能性近红外技术是一种新型无损检测人脑功能性活动的探测技术，该技术监测到的脑功能信号易受到生理活动和人的相对运动的干扰，分别称为生理干扰和运动伪迹，这些干扰的存在严重影响信号质量，因此需要开发消除生理干扰和运动伪迹的信号处理方法。介绍了目前功能性近红外信号的主要干扰源、相应的生理干扰与运动伪迹的去除方法，分析了当前功能性近红外技术存在的问题和可能的发展方向,并重点讨论了功能性核磁共振技术与功能性近红外技术的优劣。最后总结了功能性近红外数据处理方面的发展前景。

为评价对流式湍流模拟装置的性能，验证所模拟湍流的稳定性，提高湍流模拟器装置的可信度，从区域稳定性、频谱稳定性以及不同波长条件下大气相干长度的变化情况3 个方面进行了详细的检测与分析。在不同位置选取21 个点进行独立测量，对模拟装置的光强闪烁与角起伏区域稳定性进行了检测与评价。采用532、808、1064、1550 nm4 种波长激光器与检测装置，以大气相干长度作为检测指标对模拟装置所模拟湍流的大气相干长度随波长的变化情况进行了检测。最后，对测量数据的强度起伏与角起伏进行了频谱分析以评价模拟装置的频谱稳定性。实验结果表明：对流式湍流模拟装置在16 cm×16 cm 区域内的波动量小于15%，不同波长条件下相干长度满足Kolmogrov 理论，频谱波动量小于20%，对大气湍流进行了高精度、高可靠性、高稳定性的模拟。该研究内容为对流式湍流模拟装置的使用提供了有效的依据。

研制了电子束时间聚焦和时间准直系统，由时间聚焦器、时间准直器、条纹变像管、脉冲发生器和CCD 等组成。测量了系统对电子束的时间压缩比，当聚焦脉冲斜率为800 mV/ps 时，测得系统的时间压缩比为3.4∶1。研究了时间压缩比与聚焦脉冲斜率的关系，实验结果表明时间压缩比随着聚焦脉冲斜率的增大而提高。

为了实现可见光通信技术照明和通信的双重功能，将脉冲位置调制(PPM)、色移键控调制方式(CSK)与现场可编程门阵列(FPGA)硬件算法相结合，实验验证了所提出的一种基于RGB LED 应用的优化型脉冲位置调制方式(RGB CPPM)。对发送端恒流驱动电路、光学天线模块、LED 热管理以及接收端各信号处理电路模块进行了设计，搭建了实验系统并进行了测试。通过测试对电路进行验证，分析波形、误码率和照度等实验数据，最后验证了系统的可行性和实用性。

提出了一种抗弯曲大模场面积双模光子晶体光纤。采用全矢量有限元法结合完美匹配层边界条件分析了光纤的传输特性，并讨论了弯曲特性与弯曲半径及弯曲方向角的关系。通过优化结构参数，在工作波长1550 nm 处，光纤可保持基模HE11 和二阶模HE21 双模运转。平直状态和35 cm 弯曲半径下HE11 模和HE21 模的模场面积均大于1000 mm2，弯曲损耗小于0.075 dB/m。该光纤可有效抑制弯曲形变导致的模场面积减小，最小弯曲半径可达10 cm，弯曲方向角范围可以扩展至±180°。所设计的双模光纤具有大模场面积、低弯曲损耗、对弯曲方向不敏感等优势，在高功率光通信器件领域具有重要的应用价值。

为满足燃气轮机叶尖间隙测量需要，设计了一种双圈同轴式光纤位移传感器。根据光纤对光强耦合原理得到了传感器探头有无准直透镜时双圈同轴光纤束的光强调制特性函数，分析了透镜对反射式光纤位移传感器测量特性的影响，仿真评估了透镜透射效率及光的干涉对传感器测量结果的影响。进行了光纤束前端有无准直透镜情况下的静态测量实验及模拟烟雾干扰实验。结果表明，传感器线性测量范围约为2.6 mm，且具有较好的抗烟雾干扰能力。为反射式光纤位移传感器在燃气轮机叶尖间隙复杂环境下的测量应用提供了参考。

利用外径不同的常规单模和多模光纤成功制作了一种本征法布里-珀罗干涉型光纤传感器，对其温压响应进行了研究。由材料力学和光弹理论得出了压力响应理论模型，为了增加压力响应灵敏度，在考虑泊松效应导致应变方向的前提下，选择了多模光纤外径较小的结构。实验中传感器采用了经氢氟酸腐蚀外径为120 mm 多模石英光纤，将制作的1 mm 腔长的传感头进行了温度响应实验，温度范围为20 ℃~500 ℃，实验结果表明该传感器对温度有较好的线性响应，光程差响应灵敏度为25 nm/℃，且重复性较好；在常温20 ℃条件下进行了压力响应实验，实验结果表明该传感器具有较好的压力线性响应，其压力响应灵敏度为4.7 nm/MPa。该传感器能够对温度、压力实现较好的响应，同时具备准分布式测量的潜力。

针对大气光通信中常规多脉冲位置调制(MPPM)的光调制方式，提出了一种由二进制相移键控(BPSK)改进的混合多脉冲调制方案。本方案中，BPSK 调制后的光脉冲在BPSK-MPPM 混合帧中传输，信息被携带在所发送光脉冲的位置与相位中，利用光脉冲位置变化来传输更多的比特。研究了改进的系统模型、传输信道、带宽利用率、传输效率和信道容量，并与常规方案性能指标做了比较。仿真结果表明，改进方案的带宽利用率和传输效率高于常规方案，并且在有保护时隙的混合MPPM 帧结构中，信道容量也会提高。

随着液晶空间光调制器的广泛应用，利用液晶空间光调制器生成涡旋光束的方法越来越实用。由于反射式液晶空间光调制器制作工艺的缺陷，使得生成出来的涡旋光束质量并不是十分完美的。就反射式液晶空间光调制器这一缺陷提出了一种基于Gerchberg -Saxton(GS)相位恢复算法的像差补偿方法，通过像差补偿使得反射式液晶空间光调制器生成出来的涡旋光束质量(对称性)得到提高，进而从理论上说明了反射式液晶空间光调制器生成各种完美环形光的方法。

基于弱相干光源的数字全息，由于参考光和物光夹角在非常小的范围内才能观察到干涉条纹，因此该技术一般限制在同轴全息的范围之内，即采用相移法对多幅同轴全息图采集，不利于动态物体的观测与记录。引入压缩感知理论，结合数字全息重构算法，实现对单幅弱相干光数字全息图的数值重建，能有效抑制孪生像及相干噪声的干扰。给出详细的基于压缩感知的数值重建算法框架，并以发光二极管作为弱相干光源，基于数字全息实验光路，以分辨率测试标板为样品展开实验研究，说明该方法的有效性和可行性。

提出了一种基于计算全息和随机相位编码的三维信息的加密与显示方案，在计算全息三维显示系统中，将随机相位掩模放置到计算全息的频谱信息中，重现时放置相应随机相位的共轭，并将此作为解密的密钥，实现对计算全息图中三维物体的解密和显示。该方案光路结构简单，在实现对三维物体显示的同时保证了信息的安全性，提高了加密的效率和信息的容量，数值模拟验证了方案的可行性。

基于热辐射测温原理，介绍了红外热像仪测温理论，为了提高钢水的测温精度，搭建了实验平台，获得了不同温度下的熔融金属（钢水）的红外图像。通过小波去噪方法获得信噪比较高的红外灰度图像，利用Matlab 软件进行温度场等温线的绘制和形态学显示，使其能够真实的再现熔池表面温度场情况，从而达到测量精度和设计要求，此方法为熔融金属在线红外热像测温的研究打下了坚实的基础。

建立了激光成像雷达探测目标的数学模型，分析了目标成像点轨迹形成的整个过程，讨论了距离像上的目标回波强度与目标距离之间的关系，得出了单次脉冲成像回波峰值点在像面上的坐标分布函数。设计实验并提出了一种动目标三维轨迹检测的方法，利用自适应阈值法对激光雷达实验图像进行了处理，得到了目标成像点轨迹分布；对比了距离像的理论和实验数据，结果表明理论模型检测的目标轨迹结果与实验结果误差控制在2%以内，具有较高的吻合度，所得结论可为目标轨迹预测以及意图判断提供参考意义。

激光线扫方式扫描获取的点云数据量大，不利于存储、处理和分析，为此提出了一种基于向量夹角计算的点云数据精简表达方式及相应STL 文件生成方法，可有效精简大量的点云数据，且能够通过保留数据对象的关键拐点而维持原有数据对象信息的完整性。基于邻近点分析生成STL 文件的方法形成的三角面片之间无常规STL 文件生成方法所具有的缝隙及畸变现象，因此，具有较大的适用性和实际参考价值。

在色度、饱和度、纯度(HSV)彩色空间，结合简化脉冲耦合神经网络(S-PCNN)与二维离散静态小波(SWT)提出一种有效的遥感图像融合算法。将多色光谱转换到HSV 色彩空间，对多色光谱的V 分量与全色光谱进行二维静态小波分解，再将分解后的高频系数输入S-PCNN 模型进行融合。低频部分进行第二次小波分解并采用不同规则将其融合，对融合的小波系数进行小波逆变换得到融合的V 分量，并将多色光谱的H、S 与融合后的V 分量转换到RGB 空间。通过一组常用的遥感图像融合实验，表明本文算法的融合效果优于传统算法，且融合图像细节明细、色彩保留较好，是一种有效的遥感图像融合算法。

针对雾天降质图像，提出了一种新的有雾偏振图像复原方法。对大气光强及传输率函数进行估计，并优化传输率函数，利用大气散射模型，对3 个任意角度的偏振图像进行图像复原，以实现图像去雾。实验比较了3 个任意角度与2 个正交角度偏振图像复原质量。实验结果表明，该方法提高了图像的清晰度及对比度，有效改善了雾天的降质图像，且3 个偏振图像的角度选取是任意的，不需对偏振角度进行配准，有利于工程的实际应用。

离轴照明(OAI)作为一种重要的分辨力增强技术(RET)，不仅可以提高光刻分辨力，而且对焦深(DOF)也有一定程度地改善。针对特定的掩模图形，采用何种离轴照明模式能最大程度地改善光刻成像性能是主要研究的内容。通过优化设计的方法来获得最佳照明模式，采用的优化算法为最速下降法，采用的评价函数为光刻工艺窗口。工艺窗口包含三个方面的信息：成像精确度、曝光度、焦深。通过空间像性能对这三个方面分别做了描述，并将这三个函数加权得到综合评价函数，这种描述方法避免了复杂的光刻胶模型，评价函数值能快速准确地被求解。求解不同权值下的最佳照明模式及该照明模式对应的实际工艺窗口大小，结果表明，空间像性能描述的评价函数能较好地反映实际工艺窗口的性能，合理选择权值，优化得到的照明模式对工艺窗口性能有较大改善作用。

介绍了一种用于荧光寿命图像数据分析的高精度列文伯格-马克夸特(LM)迭代算法。该算法的性能经过标准荧光寿命试剂以及生物图像的算法验证。该算法适用于不同的荧光衰减模型，相对于普通的非线性最小二乘估计方法具有更高的精度。结果表明，列文伯格-马克夸特算法是一种高精度、适用性广的荧光寿命图像计算方法，可以满足生物学、生物化学、生物物理学、医学诊断等实际应用的需求。

建立了一个基于全息定向散射屏的光场三维(3D)成像系统，系统能够实现真实场景与虚拟场景的光场三维显示。详细地分析了光场三维显示在垂直全息定向散射屏下的视点图像内容和投影图像的生成方法，开发了相机采集校正算法和投影显示校正算法，完成了光场三维采集与显示系统的硬件结构设计和软件开发。实验进行了真实场景光场和虚拟场景光场的三维成像，实验结果验证了光场三维成像系统的可行性，同时证明系统中投影图像生成方法和校正算法是正确的。

杂散光是影响显微系统成像质量的重要因素之一，在光学镜面加工及光学镜面清洁过程中会带来不同程度的镜面散射，这部分镜面散射所带来的杂散光影响不可忽视。以放大倍率为20×，数值孔径为0.49 的显微物镜为基础，利用TracePro 光学分析软件，建立了黑斑法测量显微物镜杂散光系数的仿真模型，对照明数值孔径、照明视场以及黑斑位置三个影响杂散光测量条件的因素进行仿真探究，验证了模型的可行性。在此基础上，研究了表面粗糙度(2、5、10、20 nm)和表面颗粒污染水平(230、500、750)对不同NA 显微物镜杂散光的影响。仿真结果表明，表面粗糙度大于10 nm 或表面洁净度大于500 均会严重影响显微物镜像面杂散光的分布，降低显微物镜的成像质量，尤其对大NA显微物镜影响更为明显。因此，为控制镜面散射对显微系统性能的影响，应提高镜面加工工艺并保持镜面清洁。

大气风场的测量对****、天气预报、航空航天等都有重要意义，目前我国缺乏有效的大尺度风场的综合探测能力。激光雷达(LiDAR)是迄今为止唯一能够直接获得三维风场廓线的测量工具，提出的天基相干多普勒激光雷达利用光外差探测技术获得激光多普勒频移信息，求取被测对象的径向速度分量，较之传统的非相干激光测风雷达，具有时-空分辨力高、灵敏度高的优点，特别是在体积、重量、功耗上拥有突出优势。阐述了天基相干激光测风雷达的原理与方法，分析了其中的关键技术，并对未来激光测风雷达的天基实现可行性和应用前景进行了展望。

提出了一种光纤干涉投影测量三维形貌的新方法。采用具有良好正弦性的光纤激光干涉条纹作为载波条纹进行投影，并且激光光源波长可调谐，通过精确控制电流源电流以改变激光波长来达到干涉条纹相位移动的目的，进而通过移相算法可求解出相位值乃至被测物体的三维轮廓。实验中，相位提取采用重叠四步平均算法，其能够减小移相误差使得系统在50 mm 口径范围下均方根值控制在30 μm 以内。

采用纳秒激光对铜块进行了激光冲击强化，用光学显微镜、三维形貌仪等测量了激光冲击强化后的表面形貌和变形深度，用非接触光学轮廓仪测量了表面粗糙度，重点分析了铝箔胶带作吸收层时凹坑表面微缺陷的来源，对不同粗糙度表面的试样进行了激光冲击强化。实验结果表明，黑漆作吸收层时表面变化特征主要为宏观凹坑和冲击区域出现微凹凸结构；铝箔胶带作吸收层时表面变化特征主要为宏观凹坑和冲击区域出现微缺陷。最后，通过实验研究分析了微缺陷的形成，发现其与铝箔胶带背面黏胶内气泡有关。当原始粗糙度较大时，激光冲击会使整体粗糙度增加，单降低最大高度粗糙度；原始表面光洁度较高时，激光冲击反而会使得整体粗糙度和最大高度粗糙度都有所增加。

在相同线能量条件下对E36 高强钢和304 奥氏体不锈钢进行了激光对焊。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X 射线仪(XRD)对焊接接头的形貌，金相组织进行了分析，并对焊缝的显微硬度和抗拉强度进行了评价。结果表明：焊接线能量和激光功率密度同时对焊接接头的宏观形貌起着决定性作用。焊接速度对焊接接头的微观晶粒形态影响较大。焊缝主要是由马氏体组织和少量碳化物组成。304 侧熔合区的组织主要是由奥氏体和少量δ -铁素体组成，E36 侧热影响区生成了板条马氏体、贝氏体和铁素体组织。激光功率为1 kW 时，焊缝硬度较其他条件低且拉伸试样在焊缝处断裂，而其他试样均在E36 基体上断裂。

激光熔覆成形高性能薄壁金属零件时，由于熔覆层凹凸不平和挂渣导致成形件表面精度差，甚至后续成形困难，往往需要在成形过程中或成形后辅助机械铣削加工和抛光处理。但是成形件因急冷凝固，表面硬度很高，加工非常困难；形状复杂的零件机械加工更需多次装夹，加工时间长，有时要占整个制造周期的60% 以上。为此提出了一种基于激光铣削的光内送粉激光熔覆复合精确快速成形新方法，采用激光铣削对激光熔覆成形件进行熔覆层的精密整形，该方法相比于传统的激光熔覆大大提高了成形件表面的成形质量，从而实现薄壁金属零件的精确成形。该方案避免了可能需要的机械精整加工，缩短了加工时间，降低了加工成本。

介绍了激光氧化铝陶瓷基板划片的基本原理，由三维固体中的热传导微分公式描述激光与材料的热过程，对激光加工的氧化铝陶瓷基板表面的损伤阈值进行了计算分析。利用相干公司400 W 的E400 射频CO2激光器、IPG 公司YLR-150/1500-QCW-AC 150 W 准连续型光纤激光器搭建了激光加工平台，对1 mm 厚度内的96%氧化铝陶瓷基板进行了切割和划片加工实验。实验中，通过在陶瓷基板表面涂抹吸收剂，利用氮气作为辅助气体，解决了光纤激光器在连续波模式下加工时由于氧化铝陶瓷高反特性出现的切割和划片断点问题。实验表明，当光纤激光器工作在准连续波模式时，实现了无需对陶瓷表面进行涂吸收剂处理，直接用空气作为辅助气体对1 mm 厚度内96%氧化铝陶瓷基板的切割和划片。

利用Nd∶YAG 纳秒脉冲激光(波长为532 nm)分别在空气中和水下对单晶硅进行单脉冲辐照，研究了在介质/硅片界面产生的激光等离子冲击波对硅表面形貌的影响。通过压电传感器对辐照过程中冲击波力学信号进行采集，利用扫描电子显微镜(SEM)对辐照后的硅片进行表征。结果表明：在相同能量强度下，水下辐照硅表面所产生的冲击波平均速度为空气中的1.5~2 倍，力学强度约为空气中的10 倍；水下硅表面的熔坑中心处出现了许多凸起的球状物以及下凹的孔洞，边缘处没有沉积物且具有波纹状结构，而空气中硅表面熔坑中心处较为光滑，边缘处具有一圈圈的沉积物。研究表面，在介质/硅片界面产生等离子冲击波所引起的热-力学效应是硅表面形貌形成的主要原因。与空气介质相比，在水下由于水的约束作用而引起更大的冲击波力学强度，以及由于水的存在而发生爆发式沸腾的热学现象共同导致了在水下和空气中硅表面形成了截然不同的形貌。

运用平面波法研究了光波入射二维光子晶体时的模场分布，包括周期性结构、中心引入点缺陷和线缺陷三种情况。结果表明：对于完全周期性光子晶体，其模场是波矢量k 的周期性函数；不同的k 即使对同一个能带也存在不同的模场分布；模场主要分布在高介电常数的区域，且呈现高度对称性；除了简并模，相邻模场正交；模场分布形状与晶格结构有关，正方晶格模场呈现正方形分布；而对于不同的点缺陷，点缺陷半径不同，模场分布不同；当二维光子晶体中存在线缺陷时，其模场分布在缺陷及其周围的区域，呈现明显的周期对称性。

本文研究了低振幅下的(1+1)维屏蔽亮孤子在光折变介质中的传输特性。数值仿真结果发现，当光束线性传输时会自然衍射；当光束非线性传输时，若忽略扩散机制，可以保持孤子形态且直线传输，若考虑光折变介质的扩散作用，孤子就会发生自偏转，偏转方向及程度与温度有关。最后分析了偏转距离绝对值随温度的变化关系，在某一温度下偏转距离绝对值有最大值，因此可以通过控制温度来改变偏转距离。

传统的可溯源热电偶动态校准系统采用CO2 激光器作为光源，存在着光路调节不便、激光光斑能量分布不均匀的特点，无法保证传感器均匀加热。半导体激光器的光源具有输出光斑能量稳定、均匀、发散角较大的特点。利用Zemax 软件对光路进行优化设计，选取合适的光纤和透镜进行耦合，精简了可溯源热电偶动态校准的光路设计，使激光光路调控更加方便，保证了热电偶的均匀加热。实验结果表明：这种设计大大降低了光路调节难度，提高了激光的利用率，为热电偶的动态校准提供高质量的激光光源。

对于皮秒脉冲激光器作为测距光源在激光远程测距系统中的应用进行了探讨。通过对脉冲激光测距现状及远程测距发展需求的分析，提出了皮秒脉冲激光在远程激光测距系统中的应用方案。简要介绍了皮秒脉冲激光在卫星激光测距系统中的应用情况，进而分析了皮秒脉冲激光在远程测距系统的应用可行性。设计了一种简单的皮秒脉冲激光远程测距系统。

为满足市场对超薄广角手机镜头的需求，用光学设计软件Zemax 设计了一款800 万像素超薄广角手机镜头。该手机镜头由4 片非球面塑料透镜和1 片红外滤波片组成。它的总长为3.6 mm、最大视场角为82°、F 数为2.1、畸变小于2 % 。图像采集元件采用的是美国Omni Vision 公司生产的一款型号为OV8858 的互补金属氧化物半导体(CMOS)，每个像素大小为1.12 mm，奈奎斯特频率为446 lp/mm，最大像素为800 万，最大像高为4.57 mm。设计结果显示，在1/2 奈奎斯特频率处的调制传递函数(MTF)均大于0.25，TV 畸变小于1%，成像质量好。公差分析结果较松，易于生产加工。并用光学系统分析软件ASAP 分析杂散光，其结果可被接受。

针对直下式发光二极管(LED)平板光源，在矩形阵列排布条件下，通过照度图的对称性分析，采用一种基于分段式配光曲线生成折射率为1.4935 的配光透镜的方法，从而实现整体照度均匀。设置距高比为4.1，以方形阵列排布的直下式LED 平板光源为例，通过能量分配设计方法完成配光透镜的设计，仿真结果表明，目标面上照度的均匀度高于0.85，光效达到0.9 以上，并适用于扩展光源。利用对称性分析可得到上述直下式LED 平板光源出光面所能达到的均匀度上限，这对LED 平板光源的光学设计具有指导意义。

采用HAT-CN/CuPc 作为有机电致发光二极管(OLED)蓝光ADN 器件的组合空穴注入层(HIL)。通过采用该组合HIL 后，在保证器件电流效率不下降的情况下有效地降低器件的驱动电压。一方面，这是利用HAT-CN 可以大幅提高CuPc 薄膜的有序度，有效地降低CuPc HIL 的电阻；另一方面是因为HAT-CN/CuPc 可以实现空穴的有效注入。这两方面因素最终使得ADN 蓝光器件的启亮电压降低至3.4 V，较采用CuPc HIL 的ADN 蓝光器件低0.5 V。

提出了金属-介质-金属(MIM)结构三缝、四缝波导结构的增强型可见光分束器。利用表面等离子体效应及经典光学干涉原理，改变多缝波导结构中的填充介质、结构厚度、狭缝宽度及缝宽度等参数，可使波长不同的两束可见光通过多缝亚波长结构后实现分束效果。利用时域有限差分(FDTD)法进行数值模拟，发现多狭缝结构比双缝结构有更高的分束比。上述设计结构可以通过电子束刻蚀系统等实验设备加工，可应用于集成光学及光通信领域。

全波形激光测高仪技术以其高精度和信息含量丰富成为星载激光测高仪发展的重要方向。为了实现星载激光测高仪完整链路的性能评估，对星载全波形激光测高仪仿真分析模型进行了研究，提出了仿真模型的模块组成。根据激光发射模型、地物模型和接收模型，采用空间细分思想，利用激光雷达方程，完成了星载激光测高仪全波形回波信号的仿真，并采用参数提取算法对回波信号的特征参数进行了提取，实现了星载激光测高仪完整链路的仿真与数据分析。在星载激光测高仪系统设计之初即可实现各环节激光回波信号的预估，在系统设计、产品研制和数据处理中可以发挥重要作用。

马达加斯加是现今世界上最重要的蓝宝石产地，以马达加斯加低品质蓝宝石为研究对象，运用紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱和X 射线荧光光谱(XRF)分析其颜色成因并对热处理工艺进行探索。敞口环境下，经1300 ℃~1600 ℃，12~20 h 热处理，多数样品Fe2+/Ti4+荷移减弱，深蓝色调变浅，部分样品Fe3+含量减少、Ti4+含量增加，显示出纯正的蓝色。

极限学习机(ELM)作为一种单隐层前馈神经网络已成为大数据分析的重要工具。与传统神经网络相比，ELM具有结构简单、学习速度快和推广性较好等优势。但是，ELM 的输出权值是基于最小二乘法估计的，容易夸大离群点和噪声的影响，导致其预测性能的不稳定。提出一种新的稳健的极限学习机——基于最小一乘回归的极限学习机(LAD-ELM)，而且问题被转化为线性规划，能够简单、快速求解其全局最优解。进一步将LAD-ELM 应用于近红外光谱数据建模，构建了基于LAD-ELM 和近红外光谱数据的乌拉尔甘草种子硬实性分析系统。与传统的方法相比，在不同光谱范围的数值实验显示了提出方法的可行性和有效性，为利用近红外光谱和ELM 技术进行种子硬实性研究提供了理论依据和实用方法。

发射光谱(OES)是对等离子体过程进行检测和诊断最常用的方法，利用等离子体发射光谱，在甲烷/H2/Ar 和丙酮/H2/Ar 两种碳源体系下，对热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜过程进行了等离子体原位在线测量，研究了两种碳源下等离子体内部各基团种类、强度的差异，以及气压对丙酮体系中各种基团的强度影响。结果表明，两种碳源下主要的基团种类基本相同，但基团谱线差异非常明显。丙酮体系中CH 谱线最尖锐，并且无H2谱线，Ha随气压的增加而减小，其他基团均在3.5 kPa 附近出现最大值；CH4 体系中Ha 谱线强度最大，出现H2 谱线；Ar 基团在两个体系中出现谱峰所对应波长不一样，其中在丙酮系统中为433.36 nm，在CH4体系中为794.8 nm。

在激光诱导等离子体满足局部热平衡的情况下，玻尔兹曼曲线法是计算等离子体温度的一种重要手段，对该方法的应用进行了引申和扩展。实验验证激光诱导等离子体处于局部热平衡状态，利用Fe 的多条原子谱线建立玻尔兹曼曲线，根据建立的曲线对Fe 的其他原子谱线强度进行了反演，反演结果与实验测量结果误差在15%以内。土壤中Fe、Ti、Ca 等元素的特征谱线较多，易与其他元素的特征谱线产生重叠，通过这种方法能实现部分谱线的识别与判定，通过建立Mn 的玻尔兹曼曲线，求出了Mn 405.89 nm 谱线的强度，并分析其对Pb 405.78 nm 谱线的影响。研究结果表明，玻尔兹曼曲线法可以对谱线识别起到辅助作用，并且可以加深对定标曲线截距的认识。

近年来环境污染越来越受到人们的关注，而作为一种重要的环境污染物及危险品，三硝基苯酚(TNP)相关的检测技术研究较少。使用拉曼光谱及表面增强拉曼散射(SERS)的方法，研究了TNP 的拉曼光谱及其振动模式，判定TNP 的拉曼特征峰，并使用金、银两种溶胶纳米颗粒作为SERS 基底，研究了TNP 的SERS 光谱。实验发现对于TNP而言，金溶胶是更为合适的SERS 基底，能够明显增强拉曼光谱信号，而银溶胶作为SERS 基底时TNP 的拉曼光谱信号没有明显增强。研究还发现使用金溶胶基底进行SERS 实验时，表面增强拉曼光谱信号基本与TNP 样品浓度成线性关系，这对于进一步的定量检测和复杂体系的物质识别具有重要意义。

大气污染物，尤其是有机挥发污染物(VOCs)，在太阳光辐射下发生光物理光化学反应，对大气环境有严重破坏作用。借助于飞秒激光抽运-探测技术和光电子成像探测技术，可以在飞秒时间尺度和分子空间尺度追踪VOCs 分子在吸收光子后发生的微观光物理光化学反应过程，深入认识其动力学过程，对大气环境的进一步保护有着重要的意义。结合近三年在该方向的研究成果，概述了研究进展，描述了为该实验搭建的双极光电子成像平台，并介绍了几个实验结果：乙苯分子电子激发态的超快光弛豫动力学；二甲苯分子第二电子激发态的超快系间蹿跃和超快内转换动力学；呋喃分子吸收光子后的超快光致异构化过程；氟利昂F-113 分子的多光子解离动力学。