自由空间激光通信技术长期以来都是卫星通信和载荷技术领域的研究热点，具有大带宽、高速率等特点。高轨中继卫星是星间数据传输的骨干节点，随着激光通信技术的成熟，激光通信链路已成为国内外高轨中继卫星数据传输的可靠途径。对国内外高轨卫星激光中继链路的最新发展动态及其未来发展规划进行综述，该综述为我国建设空间激光信息网络提供参考。

光子集成的发展极大地促进了光栅耦合器的研究。非对称光栅打破了耦合对称条件，能够实现相对较高的耦合效率。近年来，倾斜光栅、闪耀光栅和二元闪耀光栅等均得到了极大发展，它们的结构设计、制备方法和测试方法等也都得到了改进。介绍了光栅作为光纤与光波导的耦合器的工作原理和主要特点，梳理了光栅耦合器的主要类型及各类型所面临的主要问题和解决方法，列举了一些值得关注的研究成果。旨在帮助研究者了解光栅耦合器的研究现状和潜在的发展方向，从而为未来的相关研究提供参考。

微透镜阵列是重要的微光学元件，其以良好的成像性能以及小型化、轻型化的优点，被广泛应用于光通信、光信号处理、波前传感、光场调控、数据存储、医学诊断等领域。飞秒激光加工技术具有可控度高、灵活性好、无需掩模、加工精度高等优势，成为近年来微透镜阵列的重要加工方式。本文综述了微透镜阵列飞秒激光加工方法的研究进展，包括飞秒激光双光子聚合加工和化学刻蚀辅助飞秒激光烧蚀加工，介绍了微透镜阵列的应用，分析了制备微透镜阵列的飞秒激光加工方法存在的问题和发展趋势。

超密集波分复用无源光网络凭借其信道间隔仅为几个GHz、功率预算高达几十dB等优越性能，可以实现用户数目和传输容量的大幅提升。从频谱效率提高、相干接收机简化、光子集成器件应用、数字信号处理优化等关键研究方向出发，简述了国内外关于超密集波分复用无源光网络相关研究的最新进展情况，探讨了其未来可能的研究方向和发展趋势。

大气压大体积非平衡等离子体技术对燃烧和激光等领域的发展起到了良好的推动作用。本文以解决大气压下放电不稳定性问题为主线，介绍了阵列式针状阴极放电、毛细管介质阻挡放电、等离子体阴极放电、微空心阴极放电以及微空心阴极辉光放电发生器的结构特点和设计思想，分析了不同放电装置的优势与不足，总结了目前实际应用中大气压大体积非平衡等离子体特性提升所面临的挑战。

激光去除材料作为激光在工业生产中的重要应用，具有非接触、效率高、加工精度高等其他加工技术无法比拟的诸多优势。本文从单一激光束去除材料和激光复合减材技术两个方面进行阐述，介绍了激光打孔、激光切割、激光烧蚀、激光光刻这四项激光加工技术，并将其与其他加工技术进行了对比；此外，本文还介绍了以激光去除材料为主、多能量场为辅的激光复合技术，并针对单一激光束去除材料技术难以高效加工沟槽的问题，介绍了一种电磁场辅助的激光沟槽加工方法。

利用大气湍流传输理论和部分相干光交叉谱密度函数，研究了部分相干光-光纤阵列的耦合效率，分析了光源相干度、透镜阵列子孔径数N、传输距离、湍流强度和波长对耦合效率的影响。仿真结果表明，透镜阵列可以很好地抑制光源相干度的下降和大气湍流对部分相干光-光纤阵列耦合效率的影响。在等效接收口径一致时，增加N可以有效提高部分相干光-光纤阵列的耦合效率。当N=37、传输距离大于3 km时，耦合效率变化曲线趋于稳定。对于波长为1550 nm，相干度为0.04 m的光源，相比单透镜接收，在中、强湍流情况下，N=37的透镜阵列可使耦合效率从40%和8%分别提高到60%和53%；相比长波长光源，透镜阵列对短波长光源的耦合效率提高更明显。对于波长为850 nm和1550 nm，相干度为0.04 m的光源，相比单透镜接收，N=37的透镜阵列可使耦合效率从18%和41%分别提高到57%和60%。

金属中电子受光激发产生热电子的内光电发射过程可以突破半导体禁带的限制，在光电探测、光伏、光催化等应用中具有重要作用。然而金属纳米结构形貌、尺寸以及肖特基势垒对热电子注入效率的影响尚不清楚。基于蒙特卡罗模拟研究了单结、平面双结结构以及单结、双结核壳纳米线结构中的载流子传输行为，分析了金属纳米结构形貌、尺寸以及肖特基势垒对热电子注入效率的影响。结果表明，在金属薄膜较厚的平面热电子系统中，双肖特基势垒结构可以减小热电子热化损失，显著提高热电子注入效率；当金属比较薄时，热电子的热化损失较小，双结与单结系统的热电子注入效率相差不大。在单结纳米线核壳结构中，电子-声子散射显著地提高了热电子注入效率，并随着金属厚度（纳米线半径）增加而下降（提高）。在双结纳米线核壳结构中，热电子到达外肖特基结界面的注入角相对内界面较小，因此外肖特基结具有更强的热电子捕获能力。随着金属厚度（纳米线半径）的增加，金属中靠近外（内）肖特基结处产生的热电子数量增加，导致注入效率提高（降低）。本研究为更好地理解不同金属纳米结构中的热电子传输行为和注入效率限制以及高性能器件设计提供指导。

以粒子与物质相互作用为理论基础，使用FLUKA蒙特卡罗模拟软件分析带电粒子的能量、入射角度、探测器厚度和灵敏面积等因素对位置灵敏硅探测器（PSSD）位置分辨能力的影响。模拟结果表明，随着电子能量的增加，探测器的位置分辨能力变差，当电子能量增大到可以穿过探测器时，位置分辨能力随着能量的增加逐渐提高；对于不同厚度的探测器来说，当电子能量完全沉积在探测器中时，探测器的位置分辨能力基本相同，当电子能量未能完全沉积在探测器中时，厚度较大的探测器位置分辨能力相对较差；探测器的面积有限会影响位置分辨能力；当电子以入射角度α≤45°入射探测器时，探测到的电子位置会沿着入射角度发生偏移，入射角度越大，偏移越明显。

稳定的编队通信网络能提高无人机（UAV）集群执行任务的能力，因此需要为编队设计一个信息交互拓扑，使无人机在保持编队队形的同时通信代价最小。针对无人机编队网络的拓扑优化问题，结合紫外光通信的优点，提出一种基于紫外光通信的无人机最优刚性编队生成算法。在分析机间紫外光通信链路模型的基础上，利用紫外半球形LED阵列协助无人机发现自身的邻居节点，首先生成最优刚性子图，再通过删除链路得到最优刚性编队图。仿真结果表明，与其他算法相比，所提算法构建的拓扑结构具有合适的平均节点度和较小的通信半径，提高了网络的容错性能，有效减小了编队的通信复杂度，降低了网络能量消耗。

为解决msstatePAN协议栈的簇树路由算法（MTR）中数据包传输选择路径不是最优的问题，提出一种基于邻居表的路由改进算法（EMTR）。该算法利用当前节点、目的节点以及邻居表中邻居节点的信息，找到源节点到目的节点传输跳数最少的路径，并通过能量阈值筛选出能量过低的节点，通过比较节点链路质量选出跳数相同情况下的最优路径，同时可以有效避免在路径选择过程中所产生的冲突。仿真实验表明，相对于MTR算法，平均传输跳数减少35.8%，平均网络时延减少51.5%，仿真结束时，节点能耗节约16.1%。此算法既提供了近似最优的路由路径，又保持了无路由表维护开销和低内存消耗等优点，在邻居表维护开销有限的情况下，均衡了网络能量消耗，延长了网络生存时间，减少了传输时延和跳数。

基于弯曲光纤研发了脉搏测量系统。首先根据光纤的弯曲损耗理论设计了光纤传感头，然后对采集到的数据进行处理，提取和分析特征点。通过测量人体运动前后、不同年龄、不同性别的脉搏信号，发现人体运动后潮波消失，频率和幅值明显增大，中年人的潮波、重搏波峰、重搏波谷不如青年人的明显，女性的脉搏压力差较男性明显偏小。实验结果表明，基于弯曲光纤的脉搏测量系统可以再现脉搏信号的细节参数，能够准确测量到主波、潮波、重搏波峰、重搏波谷等特征点，该研究对促进数字脉诊技术的发展有重要意义。

为了提高光子晶体光纤的非线性系数，降低色散斜率和制作难度，提出了一种硅纳米纤芯光子晶体光纤，其纤芯和包层空气孔都为圆形。利用平面波展开法进行仿真，研究了硅纳米纤芯直径、包层空气孔直径、晶格常数三个参量分别对色散和非线性系数的影响。通过优化，最终得到零色散波长在1550 nm处，具有高非线性、低色散斜率的光子晶体光纤。1550 nm处光纤的色散斜率低至0.251 ps·nm^-2·km^-1，非线性系数高达1.0×10⁵ W^-1·km^-1，限制损耗为0.39 dB/km。此外，该光纤结构简单、制作方便，在较小的工艺误差下仍能保持较好的性能。

冰云由微小的冰晶粒子组成，一般出现在6 km以上的高空，冰晶粒子和光量子信号相互作用会对量子卫星通信链路造成严重影响。为了研究冰晶粒子对量子卫星通信性能的影响，首先，根据冰云光散射模型和米散射理论，定义了冰云内冰晶粒子的平均消光系数，并建立了链路衰减系数、冰云冰水含量（IWC）和量子信号在冰云内传输距离的关系；然后，针对振幅阻尼信道，建立了信道容量、信道平均保真度、信道生存函数、信道误码率和冰云IWC以及量子信号在冰云内传输距离的关系。理论分析和仿真实验结果表明，当量子信号在冰云内的传输距离为20 km时，随着冰云IWC的增加，链路衰减因子从4.6 dB增加到14.7 dB，量子信道容量由0.250 bit/s减小到0.089 bit/s，信道平均保真度也急剧降低，生存函数值由1.00减少到0.58，量子信道误码率从0.015增大到0.075。这表明冰云内的冰晶粒子对量子卫星的通信质量有明显影响，为了提高量子卫星通信系统的可靠性，需根据冰云的相关参数，自适应调整量子卫星通信系统的参数。

提出了一套基于现场可编程门阵列（FPGA）的分布式拉曼光纤传感系统，实现了信号的采集、传输、处理。为了提高系统的信噪比（SNR），提出了基于FPGA的累加迭代平均滤波算法和非线性小波变换阈值去噪法。首先对放大之后的斯托克斯光和反斯托克斯光信号进行累加迭代，然后再平均，经过8000次累加迭代平均之后，系统信噪比提高了36.748 dB。之后解调出温度，对温度信息再进行非线性小波变换阈值去噪，最后经过加温实验验证，系统的测温精度为±1.5 ℃左右。

针对传统柔性三维形貌检测系统柔性差和需预先粘贴合作目标点的问题，提出一种基于光学坐标三维测量系统的多特征复杂零件三维形貌柔性检测系统，并介绍该检测系统的总体方案，建立相对应的数学模型，实现复杂零件三维形貌柔性测量技术的研究。对系统的测量不确定度及重复测量精度进行了实验检定，实验结果表明，该柔性检测系统具有较高的可靠性和精度。同时，对带曲率、异形孔的零件外形尺寸进行免粘贴合作目标的外形测量，实验结果说明了检测系统的可行性。

在包含二能级原子系综在内的腔光力学系统中，利用忽略的非旋转波近似效应在不可解边带区域和可解边带区域中，讨论光力诱导透明性质、色散性质和光力诱导放大性质。当驱动光力学腔的驱动光场为红失谐时，可以在可解边带区域和不可解边带区域中分别实现完美光力诱导透明和光力诱导放大的现象。实验结果表明，无论是在可解边带区域还是不可解边带区域中，随着光力学腔的耗散速率的增加，光力诱导透明窗口的半峰全宽会变得很窄，只不过在不可解边带区域中光力诱导透明窗口的半峰全宽远远小于可解边带区域。光力诱导放大的最大值变化情况正好与光力诱导透明窗口的半峰全宽变化情况相反，可解边带区域中光力诱导放大的最大值小于不可解边带区域。

采用不同脉冲频率和脉冲宽度的纳秒激光开展了2024铝合金表面150 μm厚环氧基底漆涂层的激光清洗研究，分析了激光清洗试样表面的宏观和微观形貌，探讨了不同激光参数下的除漆效果以及基材表面的损伤情况，并计算得到了在脉冲宽度为60 ns、脉冲频率为20 kHz下的基材损伤阈值为556.17 W。试验结果表明：当激光功率、脉冲宽度和脉冲频率分别为500 W、60 ns和20 kHz时，试样表面的油漆涂层被完全去除，且基材表面未发生熔化；在该参数下清洗后，试样表面氧元素的质量分数为43.44%，与原始基材表面氧元素的质量分数（42.51%）接近，说明基体表面的阳极氧化膜在激光清洗过程中未受损伤；在激光功率为500 W、脉冲宽度为60 ns、脉冲频率为20 kHz的激光参数下除漆后，基材表面的显微硬度为168.34 HV，接近原始基材表面显微硬度的99.1%，说明采用该参数清洗未影响基材表面的显微硬度。

为突破抽油泵内筒材料表面激光熔覆高熵合金容易形成裂纹的技术瓶颈，本研究团队建立了激光熔覆高熵合金热力耦合仿真模型，该模型以材料热物性参数随温度的变化、相变潜热、激光功率和激光扫描速度为主要自变量。仿真结果表明：由于激光熔覆过程具有局部的快速加热和冷却特性，高的温度梯度主要集中在激光熔覆区域及其附近；在激光熔覆高熵合金温度的空间分布非均匀性、激光辐照区域几何结构的非对称性等因素的影响下，x方向的最大残余拉应力大于y方向和z方向的最大残余拉应力；熔覆区域与基体结合区域存在几何结构突变及温度梯度，因此该区域存在应力集中；残余应力的形成与温度梯度、温度高低、结构约束等因素相关，因此，随着激光功率增大，熔覆层内x方向的最大残余应力增大，y方向的最大残余应力先降低后升高，z方向的残余应力增大；随着扫描速度增加，x方向的最大残余应力降低，y方向和z方向的最大残余应力均先升高后降低。随着激光扫描速度增加，在温度降低带来的热膨胀变形减小与非协调变形对应力影响的综合竞争下，最大残余拉应力增大。最后通过试验对仿真模型进行了验证，验证结果证明了模型的正确性。

针对QT700球墨铸铁齿轮激光再制造表面硬度下降、界面白口组织聚集、熔覆层易开裂和易出现气孔缺陷等再制造难点，本文提出了激光熔覆制备与激光淬火相结合的复合新工艺。通过优选材料成分接近、硬度等力学性能优良的FeCrNiCu合金，实现了QT700球墨铸铁齿轮表面熔覆层的制备。通过熔覆层组织演化分析、表面硬度对比、摩擦磨损性能评价等试验，验证了再制造熔覆层良好的力学性能。试验结果表明：熔覆层熔合良好，无气孔裂纹等成形缺陷，呈较为显著的激光熔覆快速冷凝组织特征；熔覆层顶部经淬火后，等轴晶更加细小，晶粒粒度减小；熔覆层中部的树枝晶枝干有所细化，部分枝晶分离；熔覆层底部的胞状晶尺度基本保持熔覆后的形态，但界面白口组织向部分熔解、断续分离态转变；淬火前熔覆层的显微硬度为473~589 HV，淬火后提升至666~735 HV；熔覆层淬火前的摩擦因数为0.15~0.25，淬火后降为0.05~0.15。本研究为球墨铸铁的激光再制造提供了工艺借鉴和方法参考。

为了实现对金属表面V型裂纹深度的快速检测，本文研究了声表面波与一定深度范围内的V型裂纹的作用过程，采用有限元方法模拟了热弹机制下，线性脉冲激光源激发的声表面波信号在金属材料中的传输过程，以及声表面波与V型裂纹的相互作用。研究结果表明，不同深度的V型裂纹和声表面波有不同的相互作用。通过分析不同深度裂纹与声表面波的作用机制，将裂纹深度信息划分为三个范围区间，并推算出了相应的裂纹深度的计算方法。本文根据作用过程的不同，提出了一种对金属表面V型裂纹深度进行快速判断和检测的方法。该方法通过检测声表面波反射回波信号RR和转换横波信号RS峰值的大小，可对V型裂纹的深度范围进行快速判断，然后检测出其深度信息。该方法可以快速定位裂纹深度区间，提高了金属表面V型裂纹深度信息的检测效率。模拟结果表明，裂纹深度计算值和实际值之间的误差均不超过5%，该方法可以实现对金属表面V型裂纹的高效检测。

针对目前陶瓷材料功能性结构的高质量成型需求，探究了纳秒短脉冲紫外激光在Al₂O₃陶瓷基板上微铣削盲孔的激光加工工艺。分别采用不同焦距的场镜来进行铣削实验，研究了激光能量密度、振镜扫描速度、重复扫描次数等工艺参数对盲孔成型的锥度和底部粗糙度的影响规律。实验结果表明，在上述加工参数中，场镜的焦距对盲孔锥角的影响最为显著，其他参数则起到优化加工质量的效果。因此合理地选择场镜焦距，能够有效地改善盲孔的锥角。在场镜焦距f =160 mm，激光脉冲能量密度为25.80 J/cm²，扫描速度1000 mm/s，重复扫描次数为400次的条件下，能够获得较好的加工质量，盲孔深度为0.83 mm、锥角为5.4°，其底部粗糙度为2.48 μm。

为了获得非均匀Fe45粉末激光熔覆的最优工艺参数，采用3 kW机器人激光熔覆系统进行工艺试验。根据熔覆系统的工艺参数参考范围来设计4因素3水平的L₉（4³）正交试验方案，利用极差值R探讨各工艺参数对单道熔覆层表面形貌、内部缺陷和稀释率的影响规律以及单独目标对应的优化参数，再通过多目标模糊综合评价法寻找综合最优的熔覆工艺参数组合，最后以此为基础研究搭接率（取30%、40%和50%）对多道熔覆表面形貌和内部质量的影响。结果表明：工艺参数对熔覆层宏观形貌的影响从大到小为扫描速度（B）、激光功率（A）、离焦量（D）和送粉速度（C），最优参数组合是A₃B₂CD₂；对熔覆层缺陷的影响从大到小为扫描速度/离焦量、激光功率和送粉速度，最优参数组合是A₃B₁C₂D₂；对稀释率的影响从大到小为送粉速度、离焦量、激光功率和扫描速度，最优参数组合是A₁B₁C₃D₂；综合最优工艺对应的参数是激光功率2400 W、扫描速度5 mm/s、送粉速度20 g/min、离焦量+5 mm，在该工艺参数下按不同搭接率进行熔覆均能得到表面连续、内部无缺陷的致密熔覆结构，而搭接率η取40%时的激光熔覆效果最好。

整体式阀门阀座是超（超）临界火电机组中的关键重要部件。实现阀门密封面的现场修复是火电装备制造领域的研究热点之一。本文针对火电机组阀门常用SA182 F91耐热钢开展了激光熔覆Stellite 6钴基合金修复试验研究，通过改变工艺参数制备了一系列熔覆厚尺寸修复试样，并开展了金相、硬度、三点弯曲、室温冲击等分析测试。结果表明：激光熔覆Stellite 6钴基合金组织具有典型的外延生长凝固特征，主要由面心立方γ-Co固溶体组成；修复试样的硬度可达450~500 HV，抗弯强度可达1246~1582 MPa，室温冲击功可达40~60 J，修复层与基材的结合强度高。熔覆层内易出现气孔、熔合不良等缺陷，熔覆工艺参数的选择应遵循能量密度低、可靠性高的原则。

本文提出了一种基于双金属环的超材料太赫兹宽频带通滤波器，为太赫兹滤波器插入损耗和带宽问题的解决提供了可行方案。利用频域有限差分法构建双金属环超材料的理论模型，通过改变双金属环间距、半径以及聚酰亚胺衬底厚度，确定了宽频、高透射率太赫兹滤波器的几何参数。结果表明：该滤波器在0.1~1.2 THz内可实现0.54 THz的通带带宽，且在通带内的太赫兹波透射率高达93%，有效改善了太赫兹宽频滤波器的整体性能。

立方星具有发射成本低、周期短、尺寸小和功率小等优点，非常适合某些创新技术率先验证、星载一体化或者以分布式空间网络的方式提供遥感与通讯等服务，例如星座和编队飞行等。鉴于此，设计一个适用于3U立方星平台的相机光学系统。首先通过对不同光学系统结构进行对比分析，确定系统采用同轴折反式结构，该系统的焦距为460 mm，视场角为4°，工作波段为450~700 nm。然后通过分析系统的传递函数，得到系统口径与遮拦比之间的对应关系，确定口径为92 mm，F数为5。最后对系统进行优化，系统以卡式系统为原型，主、次镜为曼金镜，优化后各视场的像质均接近衍射极限，在奈奎斯特频率处传递函数优于0.3。

针对传统矩形波导窄边斜缝天线交叉极化电平高的问题，设计了一种高辐射效率的单脊波导脊边菱形缝隙天线。采用理论分析与电磁仿真相结合的方法研究了波导窄边与宽边比、脊深与波导窄边比、脊边宽与波导宽边比、波导宽边对缝隙谐振的影响。结果表明，波导窄边与宽边比、脊深与波导窄边比发生变化时均会使谐振切深发生相反变化、谐振电导发生相同变化；波导宽边发生变化时会使谐振切深、谐振电导发生相反变化；脊边宽与波导宽边比发生变化时会使谐振切深、谐振电导发生相同变化。根据波导几何参数对缝隙谐振的影响规律优化波导的几何参数，设计了一种16元单脊波导脊边缝隙线阵。缝隙采用菱形排列方式降低交叉极化电平，增益为18.02 dB，副瓣电平低于-19.64 dB，交叉极化电平低于-46.51 dB。与传统矩形波导窄边缝隙天线相比，该天线具有质量轻、交叉极化电平低的优点。

提出了一种基于Fano共振的太赫兹生物传感器，该传感器由石墨烯微盘三聚体结构组成。使用有限元方法分析了该结构的传输特性。仿真结果表明：石墨烯三聚体结构可以激发Fano共振，该传感器在太赫兹波段的灵敏度可以达到2 THz/RIU，品质因数可达到8；利用石墨烯化学势可以调节谐振峰值，因此在太赫兹波段可实现对谐振峰值的主动调控。该结构为基于超材料的超灵敏太赫兹传感器提供了一种设计思路，在微纳米级厚度的物质传感与探测方面具有潜在的应用价值。

人体血清中的胃蛋白酶原I是临床医学中诊断胃食管反流的常用生物学指标，而传统的检测方法存在测试时间长、成本高、灵敏度低等缺点。设计了一种能够快速定量检测胃蛋白酶原I的荧光测试系统。首先使用便携式显微镜采集样品的荧光图像，再利用RGB颜色通道中R通道图像处理算法对荧光图像进行检测和分析。最后根据实验数据，拟合出标准曲线，拟合度为99.556%，且检测结果的变异系数小于4.9%。结果表明，所设计的检测系统能够准确、快速地定量检测胃蛋白酶原I的浓度。

量子保真度是量子隐形传态协议的重要评价参数之一，可用于衡量传输初始态与输出态的相似程度。提出了一种利用部分记忆信道提高泡利噪声信道下隐形传态保真度的方法。依据不同的泡利信道噪声参数，具体分析了比特翻转噪声、xz退相位噪声和双泡利噪声三种情况下的平均保真度。通过构造量子隐形传态方案的量子逻辑线路图，分析了量子保真度与噪声参数的关系。针对噪声影响下的隐形传态过程，引入了部分记忆信道，并对部分记忆信道参数进行了分析。结果表明，部分记忆信道可有效提高泡利噪声影响下量子隐形传态协议的保真度。

量子卫星在自由空间的通信容易受到电离层、空间等离子体和冰晶粒子的干扰，这些因素会干扰量子卫星的正常通信。为了提高量子卫星链路的抗干扰能力，首先提出了基于量子纠缠反馈控制（quantum entanglement feedback control ，QEFC）的优化策略。QEFC是通过对腔中泄露的光子进行测量，利用测量得到的信息估计原子的状态，进而调节控制器，改变腔中原子的自旋。建立了不同环境因子与保真度、误码率之间的关系，并对采用QEFC前后的系统性能参数进行了比较，最后进行了性能仿真。结果表明，在振幅阻尼信道和退极化信道中，QEFC能够提高自然环境干扰下量子卫星通信系统的保真度；在空间等离子体环境中，当等离子粒子的半径为10 μm，传输距离为200 km时，利用QEFC可将误码率从13.7×10^-3降低至9.4×10^-3。由此可见，QEFC能够有效提高量子卫星通信系统的链路性能。

针对激光雷达测量技术现有数据特征单一、地物辨识能力粗糙、类别划分区间模糊导致地物分类精度低的问题，提出了一种基于复合衍生特征和模糊Dempster-Shafer（DS）证据合成理论的地物分类方法。首先，确定 LiDAR数据分类特征对不同类型地物的可识别性，选择特征空间中关联性强且区分度大的源特征与衍生特征；然后，比较归一化差值植被指数与绿色归一化差值植被指数对地物反应属性的差异性，提出并构造具有高辨识能力的复合衍生特征复合归一化差值植被指数；最后，结合使用岭型信任分配函数进行模糊DS证据合成与决策，最终实现对地物的精确分类。实验结果表明，总分类精度由85.78%提高到了89.20%，证明了本文方法的有效性。

针对标准/全场彩虹信号的反演处理，提出一种基于局部最小的通用性反演算法。该算法基于带修正系数的复角动量理论建立了带不等式约束的非线性最优化目标函数，并采用序列二次规划法对最优化目标函数进行迭代求解。反演前针对标准/全场彩虹信号进行不同的预处理，如去除高频结构、预估反演参数范围等。基于Lorentz-Mie理论对不同折射率和粒径分布（对数正态分布和正态分布）的液滴彩虹信号进行数值模拟，并对有/无粒径的预设分布进行反演，验证了该算法的有效性。结果表明：标准彩虹折射率反演最大绝对误差小于3×10^-4，最大粒径相对误差为1.3%；各种工况下，全场彩虹反演折射率误差均小于1×10^-4，平均粒径相对误差小于1.67%。最后对该算法进行了标准和全场彩虹实验数据的验证。

为了研究偏振光通过水体发生多次散射后偏振特性的变化，采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡罗仿真方法进行模拟，通过模型仿真和实际实验来验证其真实性。仿真模拟了波长为532 nm的偏振光经过粒径满足（600±10） nm高斯分布的聚苯乙烯小球悬浮液的偏振态变化数据，模拟过程中的光子个数为10⁶。实验分别研究了0°线偏光、45°线偏光、左旋圆偏光以及右旋圆偏光在聚苯乙烯小球悬浮液中偏振态的变化情况。无论是仿真结果还是实验数据均表明，圆偏振光的偏振度下降幅度相比线偏振光要小20%，即聚苯乙烯小球悬浮液粒子密度数越高，偏振光的偏振度变化波动就越大，同时就保偏性来说，圆偏光优于线偏光。在相同浓度水体中，不同起偏角度的线偏光的偏振态变化差别不大。

为深入了解云粒子尺度谱和形状分布，研究云的微物理特性，研制了一种偏振云粒子探测器。该探测器可以同时接收粒子的前向和后向散射能量。通过前向的质量控制通道对探测区域进行控制，根据后向散射的水平和垂直通道获得粒子的退偏比。使用几何光学近似方法，对几种椭球和六棱柱粒子在探测器中的散射特性进行了模拟。模拟结果表明：粒子前向散射截面与其等效半径正相关；扁状粒子与长形粒子相比，前向散射能力更强，后向散射退偏比更小；椭球粒子退偏比一般要小于六棱柱粒子。所模拟的粒子散射数据验证了所研制探测器用于云粒子探测的可行性，并为其实现非球形粒子的尺度谱和形状探测提供了反演依据。

目前的市场上充斥着大量焰熔法合成的尖晶石，仅通过常规方法不能对合成尖晶石和天然尖晶石进行有效鉴别。为了准确鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石，本文基于傅里叶变换红外光谱、X射线荧光光谱、吸收光谱和激光拉曼光谱，分别对天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石进行分子结构、化学成分、致色机理等的研究，并对拉曼光谱在405 cm^-1位置的谱峰进行洛伦兹拟合，得到半峰全宽值，然后对半峰全宽值进行单因素方差分析。结果表明：天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石的常规宝石学特征基本一致，但它们的分子结构、化学成分、致色机理、半峰全宽存在显著差异，可为鉴别天然尖晶石和焰熔法合成尖晶石提供理论依据。

提出了由一个竖直的锑化铟（InSb）棒和两个水平的InSb棒组成的F型电磁感应透明结构。利用时域有限积分法计算了该结构的电磁特性，计算后得知，竖直InSb棒为电磁感应透明中的明模，两个水平InSb棒为暗模。本文通过改变两个水平InSb棒的距离以及竖直InSb棒与水平InSb棒的间距研究了电磁感应透明窗口的变化趋势，结果发现，电磁感应透明窗口的透射振幅出现了从开到关的状态调制。同时，由于InSb具有温度敏感特性，因此升高InSb的温度，可使电磁感应透明窗口的中心频率向高频移动，实现了对太赫兹波的主动调谐。该研究结果在光信号处理、光存储和慢光器件等方面具有潜在的应用前景。

基于电子束蒸发小面源非余弦膜厚的分布公式，研究了电子束蒸发球面夹具系统光学薄膜厚度的分布均匀性。同时建立数学模型，通过MathCAD编程求解修正挡板的形状及摆放位置，控制光学薄膜厚度的分布均匀性。以蒸发Ta₂O₅薄膜为例，优化修正挡板的位置及形状，并制备厚度为600 nm的Ta₂O₅单层薄膜。实验结果表明，采用该模型优化设计的修正挡板，实际厚度不均匀性为0.6%，验证了该模型的可行性与正确性。

为了分析抛光过程中工艺参数对超快激光抛光硬脆光学材料表面的影响，基于超快激光与硬脆电介质材料的相互作用机理，根据超快激光抛光电介质材料的去除函数解析模型，建立与离焦量和入射角两个加工参数有关的单脉冲材料去除模型。利用软件并根据电介质材料多脉冲烧蚀阈值的变化规律，建立超快激光抛光硬脆光学材料的抛光计算模型，利用该模型计算超快激光在不同入射角与前进步长下对材料表面的抛光结果。此计算模型可以直观地解释超快激光抛光光学材料的抛光结果，并为选择合适的激光抛光工艺参数方法提供新的理论指导。

针对目前数码印花过程中颜色空间转换方法无法适应织物多样性引起的色差问题，提出一种改进的正则化极限学习机算法，实现L*a*b*到CMYK颜色空间快速灵活转换。首先，选用PANTONE纺织TCX色卡作为实验的样本数据，随机选取800个色块，这些色块的L*a*b*值作为输入，对应的C、M、Y、K值分别作为输出，训练网络，建立一个非线性映射，并根据岭回归模型的岭迹图观察法得出最优正则化惩罚系数，优化模型；随后，在TCX色卡剩余的色块中再随机选出100个色块作为模型的测试样本进行测试验证。实验结果表明，本文方法具有较高的转换精度和效率，最小转换色差为0.221，最大转换色差为6.965，平均转换色差为1.645，平均训练时间为1.489 s，能够满足数码印花色彩管理实际要求。