光电角位移测量装置是集光、机、电于一体的角位移测量装置，随着图像处理技术的发展，图像式角位移测量已成为目前的研究热点。在复杂环境下测量系统极易受污染影响，导致系统可靠性难以保证。为了提升测量装置的可靠性和准确性，在受污染时能够正常译码，本文开展了图像式角位移测量的污染检测和污染导致的误码实时校正方法研究。首先，介绍了角位移测量原理以及污染对角位移测量的影响；然后，为检测图像式角位移测量中的码盘污染并实时校正因码盘污染产生的误码，提出了检测-校正-推测（DCAF）的方法和区域像素扫描的方法，分别对粗码、精码区进行污染检测和误码实时校正，在校正过程中，设计了新的精码道编码方式。最后，对所提出的污染检测和误码实时校正方法进行了实验验证；实验结果表明，该方法能够对污染进行检测并对其产生的误码进行实时校正，本文的研究对提高角位移测量的可靠性和准确性具有重要意义。

锑化镓（GaSb）是一种具有良好应用价值的III-V族半导体，载流子动力学特性对GaSb相关器件设计具有重要意义。本文采用反射式光泵浦-太赫兹探测技术开展了GaSb晶体光生载流子动力学研究。首先，测量了400nm不同能量泵浦光作用下太赫兹时域峰值强度的变化，计算得到了GaSb晶体光生载流子上升和复合时间；其次，测量了400nm不同能量泵浦光作用下GaSb晶体太赫兹时域光谱，计算得到了其在太赫兹频段电导率；最后，采用Drude-Smith模型对电导率进行拟合，得到了Smith参数c₁和载流子散射时间τ_s。本研究为锑化镓材料改性和相关探测器的制造提供指导。

系统地研究了不同退火热处理工艺对不同构建方向上选区激光熔化（Selective laser melted， SLMed）316L不锈钢拉伸性能的影响。结果表明，不同构建方向的SLMed试样存在显著的拉伸性能各向异性。经过950 ℃退火热处理0.5 h，0°、45°和90°试样的延伸率显著提高了20.21 %、31.54 %和16.93 %，而极限抗拉强度略微降低了7.05 %、3.35 %和2.19 %。同时，0°、45°和90°试样的胞状晶粒的平均尺寸分别减少了34 %、51 %和46 %，平均位错密度分别减少了5.71 %、10.00 %和43.62 %。此外，不同构建方向的SLMed试样均发生了不同程度的再结晶。细晶强化、低位错密度和再结晶的协同作用促使不同构建方向的SLMed试样的韧性和各向同性都得到了显著提高。最后，揭示了退火热处理对不同构建方向的SLMed 316L不锈钢各向同性的增强机制。

本研究采用计算流体动力学仿真模型分别在平板、外轴和内轴上进行高速激光熔覆，探究扫描工艺参数对熔覆层形貌和熔池的影响，同时分析在不同工件上进行单道和多道扫描时熔池动态演化过程的差异。结果表明：随着扫描速度的增加，熔池逐渐减小。在相同的工艺参数下，平板上的熔池最大，并且熔覆层的宽度和高度随着扫描速度的增加而逐渐减小。在工艺参数相同时，平板上的熔覆层宽度最小，高度最大；而外轴上的熔覆层宽度和高度均小于内轴上的。在进行多道熔覆的过程中，随着扫描道数的增加，熔池也随之增大。值得注意的是，从第二道开始，每一道扫描都导致熔覆层宽度的增加大于设定的搭接偏移量，并且随着扫描道数的增加，每一道扫描使熔覆层增加的宽度也逐渐增大。在外轴和内轴上，由于重力的作用效果，熔池产生了不同的动态流动，而在平板上，重力对熔池流动的影响较小。在平板、外轴和内轴上熔覆层中心纵向截面的熔池动态演化过程中，熔池的流动方式相同，熔池内的液体在马兰戈尼力和表面张力的共同作用下朝着熔池的末端流动。熔池的最大流速分别是0.931 m/s，0.964 m/s和1.385 m/s，其中平板上的熔池流速最小，而内轴上的熔池流速最大。温度梯度随熔覆速度的增大而减小，当熔覆速度相同时，平板上的温度梯度最大，内轴上的温度梯度最小。

涡旋光束的轨道角动量（OAM）在自由空间光通信中具有重要的应用前景。涡旋光束在传播过程中，大气湍流会影响OAM模式的精确探测。本文提出并验证了在大气湍流条件下利用剪切干涉仪和残差网络模型（ResNet-50）来实现对OAM模式的探测。推导了经过剪切干涉仪之后OAM光束的光场强度分布，给出了适合我们物理模型的大气湍流理论和残差网络模型，研究了训练样本数量对OAM识别准确率的影响和不同湍流强度条件下OAM识别准确率。研究结果表明，OAM光束在传播过程中，在其拓扑荷数l为-4 ~ 4范围内，计算机模拟的较弱大气湍流C_n² = 5×10^-16m^-2/3时，OAM识别准确率为100%；较强大气湍流C_n² = 5×10^-14m^-2/3时，OAM识别准确率为92%。

厄米高斯光束模式分解在量子通信和超分辨成像等方面有重要的应用，基于深度学习的传统卷积神经网络可以基于单幅光强图实现光场的模式分解，系统简单。本文研究了基于新型网络架构Swin transformer的厄米高斯光强图的模式分解和重构。实验上使用HG₀₀、HG₁₀ 、HG₀₁ 、HG₂₀ 、HG₁₁ 和HG₀₂六个模（权重和相位是随机值）的叠加光场作为输出光场，通过采集，预处理输出光场强度图和训练网络，完成网络对输入光场的各阶HG高阶模的强度图像的权重和相位的估计。实验结果表明，当涉及六个本征模时，该方案的权重预测误差为0.05，相位误差为0.15。我们使用预测出的权重和相位对光强图进行重建，我们发现输入光强图和预测光强图相似度很高。这项工作对大容量量子通信、空间量子测量以及超分辨成像具有重要意义。

本文提出一种用于星载锶光钟超稳激光光源的窄线宽1397nm滤光片型外腔半导体激光器（IF-ECDL），采用一体化的激光器构型以及殷钢材料腔体，实现了对激光器运行过程中的温度波动及机械振动等技术噪声的有效抑制。测量与分析结果表明该激光器的线宽约为 6 kHz，接近激光器电流源噪声决定的线宽极限，是目前已报道的线宽最窄的分立元件型外腔半导体激光器。此外，其输出功率大于60mW，PZT连续频率调谐范围大于11GHz，同时具有很高的功率与频率稳定性，除了星载光钟应用外，该激光器也将适用于精密测量、量子物理等其他具有窄线宽激光光源需求的应用场景。

针对单通道气溶胶激光雷达反演技术中的消光系数边界值问题，提出了基于指数迭代的气溶胶消光系数反演算法，以优化反演计算中的消光系数边界值。该算法利用4阶收敛的指数迭代法求解消光系数边界值与激光雷达回波信号之间的非线性方程，并通过Fernald法反演气溶胶消光系数。采用指数迭代结合Fernald法反演水平扫描数据和垂直定点探测数据，将Klett法和Mie-Raman法反演结果作为标准值，验证了指数迭代法的反演性能。数据分析结果表明，相比不动点迭代，指数迭代反演精度高，收敛速度快，迭代次数少，反演误差约为14%，迭代次数约为5次，迭代时间约为9μs，可快速准确地反演激光雷达水平扫描信号及垂直定点探测信号的消光系数边界值。

高能激光武器具有效费比高、转火迅速、光速打击等优势，在现代战场将发挥其他武器不可替代的作用，因此激光武器的部署研究成为各军事大国激烈角逐的焦点。针对实际毁伤效能演示验证与评估问题，需要依据激光技术发展情况，采用理论分析与数值仿真的方式对激光武器系统参数设计提供论证依据。为有效评估高能激光对无人机蜂群、火箭弹、炮弹及寻热导弹等空中威胁对抗效果，包括远距离光电设备干扰致盲、近距离快速毁伤的多层次作战任务能力，本文基于空间目标常规靶材的激光损伤效应机理，考虑到大气湍流、大气衰减、真空衍射等对光束传输的影响，通过建立1-μm连续高能激光系统毁伤能力评估模型，获得了不同大气条件下对五种靶材的有效毁伤距离。根据计算结果分析可知，在能见度良好的条件下（≥20 km），围绕目标薄弱环节，可实现18 km距离内致盲以及3 km以内摧毁目标的多层次作战任务，该计算模型可为激光系统设计指标提供理论支撑，可依据不同作战场景、作战距离对激光系统能力提出可靠建议。

作为一种小型化、高重复频率的梳状激光源，微腔光频梳是空间高速通信、高精度时频传递和精密测量的核心器件之一。但目前微腔光频梳存在调控系统复杂难以集成、光梳状态确定性产生不易控制等难题。本文提出了基于正向-反向频率调谐原理的集成微腔光频梳自启动方法，通过高速采集微腔光频梳传输谱，实时反馈控制泵浦光频率偏移量，实现了任意状态光频梳的确定性产生和系统集成。基于分层设计的系统体积可约束至30cm×20cm×15cm，平均产生时间在1s到30s范围，该方案将进一步推动微腔光频梳在通信、时频和精密测量等应用领域的发展。