硫系玻璃具有极宽的红外透射范围、极高的线性和非线性折射率。近年来，硫系玻璃光纤由于其红外超连续(SC)谱在传感、安全与**方面的潜在应用价值，引起了极大的关注。回顾了硫系玻璃光纤中产生SC 谱的研究历程，包括硫系微结构光纤SC 谱输出、硫系拉锥光纤SC 谱输出以及硫系光纤结构设计，指出了研究中存在的问题，并对其发展前景进行了展望。

非线性效应和光纤损伤是抑制光纤激光器功率提升的主要因素，因此实现单模运转的大模场面积光纤成为国内外研究人员关注的热点。从光纤滤模、光纤结构设计和模式转换三方面出发，详细介绍了当前大模场面积光纤高阶模抑制技术的研究进展，通过对比几种技术方案，对高功率光纤激光器单模运转的发展进行了展望。

自量子阱混杂发现以来，其在这几十年的发展中取得了巨大进步。在各种量子阱混杂的方法中，无杂质空位扩散诱导量子阱混杂(IFVD)以其独特的优势获得了细致的研究和广泛的应用。主要从混杂原理、介质膜类型、材料系、低维量子点中的应用和器件应用等几个方面来全面分析IFVD 研究和应用现状。

概述了硫系掺铒光波导(EDWA)优良的材料特性及其巨大的发展前景，简述了硫系掺铒光波导结构设计及增益特性,同时对目前硫系掺铒光波导研究中存在的问题作出了总结，并对今后的研究工作也做出了进一步的展望。

储备池计算是一种高效处理时间信号的仿生学研究方法。储备池计算的框架是由非线性周期性动力系统加上输入层和输出层构成。储备池计算有很多种可能的实现方法。主要介绍的是基于单个非线性节点加延迟反馈线体系结构的光电储备池。介绍了储备池工作原理和光电储备池模型，以及模拟输入端和模拟输出端的最新研究进展，论述了其未来的研究趋势。

以现有光纤传感技术为基础，论述了不同光学原理下的光纤传感技术在水质检测领域的研究和应用情况，比如水质的氢离子浓度(pH)值、化学需氧量(COD)值、溶解氧和重金属离子污染物等的检测，介绍了基于不同光学原理的光纤水质检测技术在近10 年内的研究现状，同时分别阐述了这些不同原理各自用于水质检测的优缺点。最后对光纤水质检测技术的发展趋势进行了分析和预测，为光纤水质检测传感的进一步发展提供一定技术思路。

稀薄燃烧是一种先进的燃烧方法，采用稀薄燃烧技术可以使发动机在减少废气排放的同时提高热效率。稀薄燃烧催发了激光点火技术的应用。最近几十年，脉冲宽度短、峰值功率高的被动调Q 固体激光器得到了飞速的发展，特别是采用掺钕离子(Nd3+ )和镱离子(Yb3+ )的激光材料作为激光增益介质，用Cr4+∶YAG 作为被动调Q 开关的微片固体激光器在激光点火研究方面取得了长足的进展。系统地介绍了激光点火的机理和应用于激光点火的基于Nd∶YAG/Cr4+∶YAG 与Yb∶YAG/Cr4+∶YAG 的被动调Q 固体激光器的最新研究进展，以及两类被动调Q 激光器在激光点火应用中的优缺点，并指出了Yb∶YAG/Cr4+∶YAG 被动调Q 微片激光器在激光点火应用中的优势、需解决的问题及发展方向。

艾里光束作为无衍射光的一种，以其近似无衍射、横向自加速和自恢复的独有特性而得到普遍的关注，在光电子学、微粒操控、大气通信等领域有着广阔的应用前景。综述了产生艾里光束的几种主要方法，从系统造价、实现难易度和应用潜力等方面对各方法的优缺点做深入比较分析，提出了改进和完善建议。

三维(3D)显示技术正越来越吸引着人们的注意。3D 显示中所增加的深度信息可以让人们增强体验感，但也会引发观测者的视觉不舒适和疲劳问题，极大地阻碍了3D 显示技术在人们生活中的普及。由于3D 显示技术引起的视觉不舒适和视觉疲劳关系到人们的健康安全问题，近年来大量学者对此进行了广泛而深入的研究。针对当今最先进的3D 显示器技术引发的视觉不舒适的相关研究做一概括总结，包括3D 显示技术、视觉疲劳的引发因素、对于视觉不舒适的主观测试方式以及仪器的预测方法。这对3D 显示器、3D 电视以及3D 电影制造商具有参考价值。

实现单纵模光纤激光器的技术难点主要在于如何使谐振腔具有高的模式选择性能，以及如何加入适当的窄带滤波器来辅助选频，而光纤光栅技术在光纤激光器的设计与性能优化方面扮演着十分重要的角色。综合论述了近年来国内外利用光纤光栅产生单波长或多波长单纵模全光纤激光器的主要实现技术，并分析其优缺点，最后给出了总结与展望。

针对紫外光通信中光源器件发射功率受限和大气信道衰减严重造成传输距离近的问题，提出一种用于非直视通信的抗干扰中继链路方法。该方法采用多跳网络方式在端到端传送节点间构建中继通信链路，通过时分复用技术给相邻节点分配不同时隙防止节点的相互干扰；同时，对节点直接传送信息和采用中继链路方法接力转发信息两种不同方式的功率需求进行了分析。仿真表明，采用的中继链路方法在传输相同通信距离时减少了单个节点的发射功率及系统总功率，提高了系统功率利用率，有利于重量轻、低功耗需求的节点部署实施。

阐述了一种基于长周期光纤光栅和ZigBee 组网技术的无线溶液折射率传感网络。整个系统包括了传感节点、路由节点、协调器和中心计算机几个部分。传感节点部分，设计了一种基于强度调制型的低成本的长周期光纤光栅溶液折射率传感器，其中包括了长周期光纤光栅和一种特殊结构的封装。同时，设计了传感器的驱动板，包括激光二极管及其驱动电路、光电探测电路。利用损耗峰两侧近似线性的特性，通过测量单侧损耗峰半峰处固定波长光功率的变化实现了折射率传感。系统搭建了基于ZigBee 的自组网系统，并且实现了实时的多点的溶液折射率监测。测量了折射率为1.3347~1.3418 的氯化钠溶液，分辨率为0.0001，最大误差为0.0004，平均误差为0.00015。所述系统提供了一种将光纤传感器应用于无线传感网络的方案，其优势在于可以大面积铺设大量低成本传感器并组网，方便地增减传感节点，实现了大范围、多点、高分辨率的环境监测。

针对椭球坐标系下的紫外光单次散射链路模型，将共同散射体中的各个散射粒子看作一个体积微分，对散射体中不同位置上的微分粒子散射之后造成的能够落入接收范围的散射角对应的相函数进行体积分求和运算，并进行了过程的分析与公式的推导，为研究紫外光通信提供了良好的支持与扎实的基础。

为获得高分辨率视网膜血管图像，在自适应成像系统中，采用双光源照明模式。由于人眼存在色差，采用双光源照明模式会导致探测到的波前与实际需校正波前不一致。采用36 项Zernike 多项式拟合人眼波前，利用Liou &Brenann、Navarro 模型眼和真实人眼分析了人眼色差对夏克-哈特曼波前探测器的影响：对于Liou & Brenann 和Navarro 模型眼，561 nm 和785 nm 光的波前色差均方根值(RMS)分别为0.09λ 和1.44λ ，去除离焦项后的波前色差RMS 值分别为0.0025λ 和0.01λ ；对于真实人眼，两光源的波前色差RMS 值为1.92λ ，去除离焦项后的波前色差RMS值为0.04λ 。根据Maréchal 判据，除离焦项外，色差对其他波前像差的影响均方根值小于衍射极限(1/14λ) ，故波前像差的影响可忽略。由色差造成的离焦量可通过移动成像相机进行补偿。从结果可以看出采用双光源照明的视网膜血管自适应光学成像方案是可行的。

提出一种基于Foveon CCD 的实时无颜色串扰的彩色数字全息干涉计量方法。针对当前实时彩色数字全息图中存在颜色串扰的问题，分析了Foveon CCD 的工作原理与控制模式，对变换颜色矩阵消除颜色串扰方法作了相应的分析，提出通过改变CCD 的颜色变换矩阵的方法，可以有效降低了颜色串扰对彩色数字全息的影响。实验结果及实验数据表明，一定条件下，通过该方法能实现实时无颜色串扰彩色数字全息图采集，对彩色数字全息实时检测有一定的应用价值。

针对现有的人脸图像识别算法准确度不高的问题，提出了一种基于非下采样Contourlet 变换(NSCT)和仿生模式的人脸图像识别的方法。对人脸图像进行NSCT 分解，并将分解后的各系数矩阵转化为能量特征，利用仿生模式识别算法实现对人脸图像的识别。使用UMSIT、Yale 和ORL 人脸库进行实验，且设计了无拒识和有拒识两组方案，实验结果表明：与传统方法相比，利用基于非下采样Contourlet 变换和仿生模式的人脸图像识别的方法能够获得更高的正确率，而有拒识的方案能够获得更好的综合性能。

为了把压缩传感技术应用到变换域非稀疏信号中，提出了一种能够改善信号非稀疏表达稀疏性的新方法。该方法采用可移动窗口函数把信号在变换域中的非稀疏表达截取成多个窗截表达，只要控制每个窗口函数宽度远小于信号的长度，则每个窗截表达具有较好的稀疏性。通过稀疏的窗截表达实现对非稀疏表达的压缩传感。结合高斯和矩形窗口函数给出了详细的理论分析，无噪和加噪信号的实验结果证明了该方法的有效性。

干涉测量法是测量科学中有效的手段之一，但受到检测带宽的限制，难以增大其动态测量方位或者检测面形的高频误差。结合角谱理论对干涉条纹空间频率及其带宽与波前斜率的关系进行了理论分析和仿真实验，得到了干涉条纹带宽与波前斜率的数值对应关系。结果表明，干涉条纹最大频率对应波前的最大斜率，由波前最大斜率可确定干涉检测的动态范围，即由波前斜率可以估算出干涉条纹带宽；反之，根据电荷耦合器件(CCD)分辨率确定干涉图的总带宽，可以计算出能测的最大波前斜率，对后续研究各种干涉方法的频谱特性以及如何进行频谱带宽的优化分配提供了理论依据。

轧工质量是棉花重要的质量指标。皮棉疵点的存在会影响到棉花加工的质量以及纺织品的品质，因此皮棉疵点含量的快速检测具有重要的意义。针对皮棉疵点中破籽、带纤维籽屑和僵棉，利用皮棉疵点不同的光响应特性，提出了一种基于改进的自适应迭代阈值法皮棉疵点快速检测方法。该方法基于光电探测技术，利用改进后的形态学边缘检测算子对多疵点图像进行边缘检测，得到了具有明显特征的疵点图像，再用迭代阈值法求取阈值进行图像分割，当权重系数n=0.6 时破籽和带纤维籽屑有最佳分割阈值，对于僵棉权重系数n=0.5 时有最佳分割阈值。同技术人员的比对实验结果表明原棉疵点检测正确率达到85%以上，检测时间在3 s 以内，基本能够满足快速检测的需求。

针对实际无人机位姿测量过程中可能出现的特征数不够、测量精度不高等问题，提出了基于图像特征融合的无人机位姿测量方法及系统。测量过程中充分利用提取得到的无人机图像角点、机翼线以及对称轴特征。利用线-线交会最小二乘求解得到无人机图像中同名特征角点的世界坐标；根据各摄像机间的关系及检测到的直线特征，利用奇异值分解方法解算得到机翼线及对称轴在世界系中的单位方向向量；融合检测得到的角点特征、机翼线以及对称轴特征解算得到无人机的位姿参数。仿真试验结果表明：采用2 台数字摄像机的合理布站，噪声标准差为1、无人机距离约为1200 m 时，位置精度小于0.05 m，姿态测量精度小于0.5°，且摄像机的台数增加有助于提高位姿测量精度，精度对比验证了所提测量方法的正确性、可行性和高精度。

固定阈值算法对由噪声引起的小的频谱系数进行归零，可以取得较好的去噪效果。但由于其阈值函数不连续，在阈值附近具有突变，所以会对一些大的噪声频谱系数有所保留，对小的信息频谱系数造成丢失。为了改善窗口傅里叶变换滤波算法中的阈值选取方法，提出了自适应阈值方法。通过模拟散斑干涉相位图验证可知，所提出的自适应阈值方法可以对噪声进行有效的滤除，同时对信号信息进行很好的保留。

镜组内各透镜间的轴向间隙是光学系统装配中的一个重要参数。为精确测量镜组内各透镜间的轴向间隙，提出了一种激光共焦镜组间隙测量方法。该方法利用共焦光强响应曲线的峰值点对应系统物镜聚焦焦点这一特性，使用环形激光共焦层析定焦技术对装配后镜组内各透镜表面的顶点位置进行高精度定位，并结合光学追迹方法精确计算各个透镜表面顶点之间的距离，继而得到镜组的轴向间隙。初步的实验表明该方法的重复性可达到0.3 μm 。

通过理论推导分析了激光熔覆过程中熔覆层裂纹形成的物理机制，研究了激光光斑直径对裂纹缺陷的影响。选择40Cr 为基底材料，Ni60 为熔覆粉末进行了激光熔覆实验，获取了不同光斑直径下的熔覆效果图，并对裂纹分布特性进行了分析。理论与实验结果表明，随着激光光斑直径的增大，熔覆层的裂纹率逐渐增加，裂纹的深度逐渐加深，裂纹的宽度也随之加大。

半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)是具有潜力的新型高能激光光源，高功率抽运条件下，铷原子会发生电离，对激光器性能产生负面影响。铷原子主要电离通道之一是抽运光谱(中心波长780 nm)和远翼776 nm 成分引起的5S→5P→5D 的级联效应以及后续的光电离过程。为了定量测量铷DPAL 电离度，需要搭建窄线宽776 nm 高功率半导体光源以模拟780 nm 抽运光的远翼光谱成分。基于Littrow 结构实现了窄线宽776 nm 半导体激光输出，激光线宽小于0.15 nm，功率大于10 W，外腔效率为67%；利用该激光器进行了780 nm 和776 nm 级联抽运实验，观察到显著增强的荧光信号。

为了获得应用于AlGaAs 激光器上的优异的氮化硅薄膜，采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)低温条件下在GaAs 衬底上制备了不同参数的氮化硅薄膜，利用光学膜厚仪、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术对薄膜残余应力、表面形貌、折射率等进行了分析。结果表明，薄膜的残余应力随沉积功率的增加而变大；随气压先降低后变大，在200 Pa 时仅为6 MPa。薄膜的表面粗糙度随功率的提高而变大；随气压的提高而减小。功率和气压对薄膜的折射率影响不大，均在2.0~2.2 之间。薄膜中氢的存在形式为N-H 键。选择合适的功率和气压，可以在低温下获得极低应力和优异表面形貌的氮化硅薄膜。

自由运行的半导体激光器由于谱线较宽而无法满足如拉曼散射等对线宽有要求的应用需求，因此获得线宽较窄、波长稳定的半导体激光器十分必要。采用反射式全息光栅作为谱线窄化元件，研究了在Littrow 布局下的405 nm 外腔半导体激光器。反射式全息光栅的加入，使得光栅面和半导体激光器的输出面组成耦合外腔，这在很大程度上改善了405 nm 半导体激光器的线宽性能。实验结果表明，通过加入2400 line/mm 的反射式全息光栅形成外腔反馈，半导体激光器的阈值电流由31 mA 下降到22 mA，谱线宽度从自由运行时的1 nm 减小到0.03 nm 以下，实现了窄线宽输出，并且在工作电流为100 mA 时，得到窄线宽半导体激光器的输出功率为28 mW，为自由运行半导体激光器输出功率的31.7%。此外，通过调节反馈光栅的角度，实现了较大电流范围的激光波长的连续调谐，最大调谐范围达3.5 nm。

木材表面节子是木材缺陷中非常重要的一类缺陷，也是评定木材外观等级、锯材和单板质量的重要指标。为了提高节子缺陷识别效率及准确性，并改善检测过程的自动化程度，对应用木材表面图像的灰度直方图统计特征进行节子缺陷识别进行研究。通过利用类间距离对7 个统计特征的分类能力进行评价，从而确定出识别节子缺陷的最佳统计特征，即平滑度特征；同时提出一种自适应的最大类间方差聚类法进行分类阈值的确定，进而采用阈值判别实现节子缺陷识别。经在线检测实验证实，该方法的识别率高于99%。

基于计算流体动力学(CFD)分析软件Fluent,针对含纳米颗粒固液二相冲击射流，提出了一个新的基于等效粘度的多相流模型，并在不同纳米颗粒浓度下与不考虑固液相间相互作用的离散相模型(DPM)和考虑固液相间相互作用的DPM 进行了对比，研究了三种模型对工作面的动压、径向速度和轴向速度、喷嘴的出口速度、轴线的动压和速度等参量的影响，给出了三种模型的适用范围。研究结果表明，当纳米颗粒体积分数不超过10%时，可以使用等效粘度模型代替不考虑固液相间相互作用的DPM 进行计算，最后给出了不同偏差率所适应的计算模型。

利用传输矩阵法对二元复合缺陷光子晶体的光学特性进行了研究，重点讨论了光子晶体由二元复合缺陷结构过渡到复合光子晶体结构的过程及其光学特性的变化规律。研究表明，通过改变二元复合缺陷的结构和层数，可以控制禁带中缺陷模式的有无和调节其波长在禁带中的位置，并可使缺陷模恰好位于禁带中心波长处，由此可实现高性能的光学窄带滤波或光子晶体的禁带展宽。该研究结果可为二元复合缺陷光子晶体微腔的设计及其在滤波器、激光器等光学器件中的应用提供参考。

在五分类血液分析仪研发领域中，虽然白细胞的分类方式多样，仪器的功能也相对比较完善，但大多数仪器的结构设计复杂，外部干扰因素多，稳定性和精密度难以得到保障。为此，提出了一种应用于白细胞五分类的信号检测与处理系统，该系统采用全光学技术对细胞进行参数检测，将得到的前侧光散射量(FSC)与轴向光吸收量(ALL)作为细胞的特征量，并设计出光电转换电路、滤波及放大电路和模拟/数字(A/D)转换电路，最终完成了对白细胞的五分类工作，采用该技术的血液分析仪样机具有结构简单，可靠性高的特点。测试结果表明，样机对白细胞分类的相关性r较好，且仪器的精密度与国外高档五分类血液分析仪Mythic 22 接近，仪器的功能和性能比较完善。

为了研究大数值孔径物镜下角向偏振光聚焦特性，提高激光扫描共聚焦显微镜的分辨率，根据Richards和Wolf矢量衍射理论建立计算模型，分析大数值孔径物镜下角向偏振光及经过0~2 π 相位调制的角向偏振光的聚焦光斑。经过0~2 π 相位调制的角向偏振光的聚焦光斑为实心光斑；该光斑的半峰全宽比径向偏振光光斑的半峰全宽小17.6%，比圆偏振光光斑的半峰全宽小11.6%。计算结果表明，经过0~2 π 相位调制的角向偏振光光斑作为激光扫描共聚焦显微镜的激发光，可以提高其分辨率。

应用多光子非线性Compton 散射模型和数值模拟方法, 研究了正弦三角超强激光等离子的尾场对正电子加速, 提出了将入射超强激光和非线性Compton 散射光作为等离子体尾场对正电子加速的新机制, 给出了正电子加速能量修正公式和数值模拟结果。结果表明：使用非对称正弦三角激光脉冲的等离子体尾场加速正电子优于对称正弦三角激光脉冲的尾场情况, 散射使非对称正弦三角耦合激光脉冲宽度和上升长度与下降长度之比缩小, 正电子获得的加速能量显著增大。这是因为正电子频率增大, 横向速度各向异性分布增强, 尾场限制了正电子横向加速能量, 导致正电子在激光传输方向加速能量增大。

多角度动态光散射(MDLS)技术具有响应速度快、非接触式测量等优势，相较于单一散射角度测量技术，MDLS能获取更多的反映颗粒特征的散射光信息，可提供更准确的颗粒粒度分布(PSD)，而合适的颗粒粒度反演算法能进一步提高MDLS 方法的测量准确性。在Phillips-Twomey(PT)算法基础上，提出采用MR-L 曲线法确定正则化参数，递归算法求取权重系数并添加非负约束的递归非负Phillips-Twomey(RNNPT)算法，通过准确确定权重系数改善MDLS 颗粒粒度分布反演算法的准确性。采用RNNPT 算法，在光强相关函数测量噪声为0.01%~1%，对两种单峰模拟分布以及一种双峰模拟分布颗粒体系进行了粒度反演，可知在噪声水平低于0.1%的情况下反演结果均较为理想。将RNNPT 算法与递归Phillips-Twomey(RPT)算法和现有的递归Tikhonov(RT)算法进行比较，计算结果表明，RNNPT 算法获得的权重系数比误差最小，反演获得的粒度分布与理论值最为接近。

采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(FTIR-ATR)结合模式识别的方法建立橄榄油的快速鉴别模型。实验中测定不同品牌的纯橄榄油样本与纯大豆油样本以及橄榄油中掺入大豆油的混合油样本的FTIR-ATR 光谱。将625~4000 cm-1波段的光谱数据作为鉴别研究对象，应用主成分分析法(PCA)对光谱数据进行降维处理，再结合Fisher 判别分析和多层感知器神经网络两种模式识别的方法对纯橄榄油、纯大豆油以及三种掺杂有大豆油的橄榄油样本进行鉴别。结果表明：对原始数据所采用的预处理方法中，经小波去噪后的数据的鉴别效果最佳。PCA 结合Fisher 判别分析建立的判别模型，原始判别的准确率达到100%，交叉验证的准确率达到97.1%；多层感知器神经网络鉴别模型训练集分类准确率为100%，测试集分类准确率为100%。因此，FTIR-ATR 光谱技术结合模式识别方法可以实现对纯橄榄油、纯大豆油以及三种掺杂有大豆油的橄榄油样本的鉴别，而且具有操作简便、快速、可靠等优点。

通过研究不同色温(CT)黑体辐射光源对于暖色物体以及冷色物体作用后的有效反射亮度，以及不同主波长(DW)高斯分布光源对一定主波长物体的有效反射亮度，得到不同光源色温、主波长对于物体有效反射亮度的影响规律，并用于多芯片发光二极管(LED)光谱合成。结果表明，一般情况下，光源色温与物体色温匹配时，相应有效反射亮度更高，而光源主波长与物体主波长相适应时，有效反射亮度也会更高。多芯片LED 合成中，相匹配物体主波长芯片能够得到相对更高的有效反射亮度，是提升有效效率的主要因素,同时也要考虑光源光色效果。单芯片纯度高的RGB 芯片合成LED 对于特定物体色样更容易得到高的亮度反射率，而WRB 芯片合成LED，由于白光芯片纯度低，合成LED 对于各色样反射率稳定性更好。