对简易折线缩放喷嘴和基于霍耳(Hall)设计方法的复杂喷嘴外流场中压力分布,以及马赫盘位置变化等特性进行了分析。详细比较了这两种喷嘴气流场动力学性能之间的差别，揭示了两种喷嘴动力学性能的差别随工作压力增加越来越小的趋势。分析表明在高压状况下为减少激光切割的成本，用简易折线结构超音速喷嘴替代复杂流线结构喷嘴是可行的。

采用激光烧结厚膜电子浆料技术，在三氧化二铝陶瓷基板上制备厚膜正温度系数(PTC)热敏电阻。研究了激光工艺参数以及后续热处理温度对PTC热敏电阻线宽、形貌和性能的影响规律。激光烧结制得的厚膜PTC热敏电阻最小线宽为40 μm，电阻温度系数(TCR)可达2965×10-6/℃，其性能与传统的炉中烧结相当。 激光功率密度和后续热处理温度对PTC热敏电阻方阻和电阻温度系数影响较大，并都存在一个最佳值。

激光制造中熔池温度场的检测具有重要的实用价值，温度场是激光加工中重要的技术参量，它直接影响加工质量。研究其分布情况，对于控制激光熔池形貌、改进工艺设计、提高激光加工精度和质量，都具有重要意义。提出了基于数字信号处理器(DSP)图像处理方法，对激光熔池温度场进行检测。采用DSP对图像进行实时处理，处理过程脱离PC机，简便、高效。结果表明，采用该图像处理方法可以得到与激光加工工艺参数相关的激光熔池形貌尺寸、激光熔池温度场二维数值分布等信息。进一步发展，可用于激光加工的在线监控和反馈控制。

实验研究了光纤光栅(FBG)传感器在激光融血栓模拟过程中的监控作用。在激光融血栓模拟过程中，由于血液对激光的吸收，产生了空化气泡，气泡的产生和崩溃的过程中激发出了冲击波。光纤光栅传感系统以波长可调的半导体分布反馈(DFB)激光器为光源，采用边缘滤波解调的方式，实现了对冲击波的有效测量。实验中，冲击波响应峰值随融血栓激光功率的增加而上升。实验中还发现血栓消融后的血液中光纤光栅冲击波响应与没有血栓时的冲击波响应类似。根据这个类似性来判断血栓是否消融。模拟实验中测量到的激光融血栓时间为23s。

激光光束质量评价是激光光学中的一个经典问题。目前国内外研究人员已经提出多种光束质量评价因子并加以利用，但是对于激光光束质量一直没有统一的评价标准和规范的测量方法。特别是近年来激光相干合成技术得到了迅猛发展，合成后光束质量的评价也缺乏统一的评价方案。本文对已有的各种光束质量因子进行简单评述，并引入光束传输因子(BPF)作为高能激光光束质量通用评价标准。详细介绍了BPF的物理本质与测量方法，并通过模拟计算对其用于评价单束激光和相干合成光束的普适性进行分析。结果表明，BPF具有物理概念明晰、测量方便、通用性强等优势，适合于评价高能激光光束质量。

飞秒激光产生的新现象引导了超快科学新领域的发展，对这些现象中存在的极其复杂的非线性、非平衡过程的理论解释是一个巨大挑战。虽然以飞秒激光为工具已取得大量成功实验结果，但在飞秒激光与物质相互作用方面尚不存在一个完备的理论模型可以全面描述它。本文综述了近期对飞秒激光，特别是功率密度在1013~1014 W/cm2的激光脉冲与宽禁带物质相互作用中光子吸收电离过程的理论研究进展，在该光子－电子相互作用的过程中主要考虑了多光子电离和雪崩电离。

为实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)氧化孔径的精确控制，对垂直腔面发射激光器湿法氧化工艺的氧化速率规律进行了实验研究。在不同的温度下对垂直腔面发射激光器样品进行湿法氧化，氧化后采用扫描电镜(SEM)对氧化层不同氧化深度处生成物组成进行了微区分析。结果表明在不同氧化深度处氧化生成物各元素的组分含量不同，尤其氧元素的组分含量差别较大。分析和讨论了氧化不同阶段的反应类型和反应生成物，并建立了氧化速率随时间变化的数学模型，推导出在湿法氧化过程中，氧化速率随时间按指数规律变化，指出在一定的温度下，氧化时间越长，氧化速率越趋于稳定; 适当降低氧化温度，延长氧化时间可提高氧化工艺的可控性与准确性。

基于环形腔被动锁模光纤激光器的基本原理，对影响其输出特性的关键因素——耦合输出比(R)作了理论和实验研究。理论仿真结果表明，要得到高质量的脉冲，激光器腔内增益与耦合输出比存在一最佳比值，小信号增益为7.5 dB时，耦合输出比应在30%左右。实验中取3 m长的增益光纤，分别采用5%，10%～40%和60%～90%的耦合输出比搭建环形腔被动锁模光纤激光器。实验结果对比分析表明，耦合输出比对激光器的输出特性有重要影响，R取5%～10%间时脉冲谱宽最宽(可达25.4 nm)且谱宽调谐范围较大(>12 nm)，R=10%和30%时脉冲波动幅度最小，R=70%左右时单脉冲能量最大(达3.86 nJ)。另外，取R=30%，可在脉冲幅值波动较小的基础上获得最大的脉冲能量; 而R=10%时为保证脉冲波动小、谱宽宽和能量大的平衡点。取3 m长的增益光纤和R=10%的激光器，获得了重复频率15.87 MHz，谱宽25.4 nm，单脉冲能量约0.52 nJ的脉冲激光，这些特性不会受到工作台振动、激光器搬动及普通温度变化等因素的影响，脉冲幅值存在约4%的波动。

针对非制冷980 nm半导体激光器组件的封装结构，对采用倒装贴片封装的激光器模块内部芯片外延层、热沉和焊料层进行了优化设计，运用有限元法(FEM)对微型双列直插(mini-DIL)非制冷980 nm半导体激光器在连续波(CW)驱动条件下的热场分布进行了模拟计算。对比了倒装贴片和正装贴片的激光器热特性，并对实际封装的激光器光电性能进行了测试。倒装贴片型非制冷980 nm半导体激光器的输出光谱在0～70 ℃时中心波长漂移仅为0.2 nm，半峰全宽(FWHM)小于1.6 nm，边模抑制比(SMSR)保持在45 dB以上，最大出纤功率达200 mW。研究结果表明，倒装贴片的非制冷980 nm半导体激光器在热稳定性和光电性能方面都有较大提高，能够满足高性能小型化掺铒光纤放大器对非制冷980 nm半导体激光器的性能要求。

报道了一种用共焦法布里-珀罗(F-P)腔和稳定的He-Ne激光对受控半导体激光器进行长时间频率锁定的方法：稳定的He-Ne激光作为参考标准，通过信号发生器和高压放大器扫描共焦F-P腔，同时将He-Ne激光与受控激光注入F-P腔，得到He-Ne激光与受控激光的透射峰信号，将探测到的透射峰信号输入到数据采集卡中，用LabVIEW软件编写的程序可以确定扫描腔体时所有峰的位置，计算出He-Ne激光透射峰和受控激光透射峰的相对位置。与设定值比较，产生反馈电压信号使受控激光器频率稳定在设定值，将He-Ne激光的稳定性转移到受控激光上。利用此方法，实现了将半导体激光器(DL100)的激光频率稳定在所选择的波数为11716.1706 cm-1的位置，一小时频率漂移小于±2 MHz。

从理论上定义了基于高斯脉冲成分分析的激光脉冲时域响应的偏离度参数，并且通过实验验证了该定义的有效性。利用高速光电探测系统测量入射和出射的微秒量级激光脉冲的实际能量分布，在3%的容差范围内对能量分布进行高斯脉冲分量拟合，通过对比各独立高斯成分的归一化强度经系统后的理想值与真实值，计算得到偏离度。在该定义下，通过分析各高斯分量的权重演化以及新分量的成因，不仅可以研究光场与系统相互作用的物理机制，而且为系统的优化设计提供帮助。

提出了阈值检测、降噪处理和功率谱估计三种分析和处理水中气泡激光散射信号的方法。利用这三种方法分别对不同散射角时的测量信号进行了处理，得到了水中气泡激光散射强度随散射角的分布特性，并将实验结果与米氏(Mie)理论结果及水的散射强度进行了对比，比较和分析了三种方法的优劣。阈值检测法和降噪处理法分别以平均值和绝对偏差为中心来估计气泡散射强度，它们不能隔离直流分量。功率谱估计法处理得到的气泡角散射特性与Mie理论结果一致，能够区别开气泡散射和水的散射，两者相差近1个数量级。实验结果表明功率谱估计法是最合理的处理气泡激光散射信号的方法。

自软X光激光发现以来，实现低激发阈、台式软X光激光一直是一个十分重要的研究方向。利用毛细管放电激励产生软X光激光，是实现台式软X光激光的主要方案之一。实验采用20 cm长的毛细管，利用X射线二极管(XRD)探测了毛细管放电抽运软X光46.9 nm激光输出。研究表明，放电电极的材料并不是影响激光输出质量的决定性因素。但考虑到电极元素的飞溅，在长时间的实验研究中，选择钼电极更为有利。电极形状在放电过程中只影响预脉冲的导通情况，而对激光影响并不大。在更长毛细管的实验中，选择锥状端面的电极将有利于预脉冲的导通，以便获得激光输出。

提出了一种用半反半透平面镜、检偏器、微透镜阵列、二维并行光电二极管阵列探测器、SRAM存储器阵列和嵌入式系统构建三值光学解码器的方法，实现将三值光学运算器的运算结果从二维线偏振光信号并行转换为三值电信号。以CMOS图像传感器和32位嵌入式系统为核心设计并实现了百位量级三值光学解码器的模拟装置，对三值逻辑光学运算器的输出结果进行了解码实验，结果表明,解码准确率达到100％，可处理的数据宽度达到128位以上，且易扩展到千位和万位量级。同已有光计算实验系统的解码装置相比，其最大的优点是,高数据宽度、可编程性、可控制性和高扩展性。

研究了水分对激光诱导击穿煤粉等离子体特性的影响，以分析水分对激光诱导击穿煤粉定量测量的影响。实验选取了空干基C和Si元素含量相近但水分差别较大的神华煤和平朔煤，分别采用其收到基和干燥基共4个样品进行实验。采用Ca的原子谱线计算了各样品在延迟时间分别为83 ns，500 ns，917 ns和1292 ns时的激光诱导击穿等离子体温度，并分别用C247.856 nm和Si390.5523 nm特征谱线估算了电子密度。实验表明，各样品的激光等离子体温度随着延迟时间的增大而降低，含水分的煤样其激光诱导击穿等离子体的温度较低，而电子密度受水分的影响不大，含水分的煤样其激光诱导击穿的特征谱线强度较弱。

针对内腔拉曼黄光激光器谱线中存在拉曼激光的实际情况，依据石英晶体的旋光色散特性，利用石英晶体和起偏棱镜的组合，设计了一种用于内腔拉曼黄光激光器590 nm谱线提取的石英晶体旋光滤波器。利用Müller矩阵和Stokes参量对旋光滤波器的滤波设计原理进行了分析; 以内腔拉曼黄光激光器作为光源，利用AQ-6315A型光谱仪对旋光滤波器的滤波效果进行了测试。测试结果表明，滤波后出射光中已显示不出波长1180 nm激光的存在，从而保证了倍频激光590 nm的纯度。这种旋光滤波器体积较小，且不改变光的原传播方向，是一种适用于倍频激光的滤波器。

采用分步积分法，研究了形状为双曲正割平方的光束在线性和非线性极化率均被调制的一维准相位匹配(QPM)二次晶体中的传输特性。数值计算表明，在仅有基波(FW)注入的情况下，基波迅速激发出基态孤子，并呈现出固有的振荡态，二次谐波(SHW)虽然激发出谐波孤子，但相应的色散波现象比较明显; 在同时注入基波与二次谐波的情况下，当它们的振幅和光束宽度满足一定条件时，两者均能够激发出稳定的孤子态，并且基态孤子的振荡更具周期性，二次谐波的色散波现象显著减弱。同时，注入的二次谐波的振幅存在一个临界值,可使激发的二次谐波孤子达到最佳孤子态。

应用Mueller矩阵的极分解，对半导体光放大器(SOA)的偏振旋转效应进行了精确的实验分析。SOA的Mueller矩阵可以分解为双折射MR、偏振相关增益MD、和去偏振MΔ三项，其中MR决定偏振旋转(PR)的角度θ，并可由公式θ=arccos[Tr(MR)/2-1]计算。实验采用计算机控制的测量系统得到SOA的Mueller矩阵。分析结果表明，SOA的自发辐射会降低输入信号的偏振度; PR角只与输入波长成线性关系而与注入电流及输入光功率均为非线性关系。实验进一步研究了抽运探测方案中的光诱导偏振旋转(PPR)和交叉增益调制效应，发现输出光的PR角及光功率与控制光强度非线性相关，而且控制光大约为3.5 mW时即可产生正交偏振旋转。由此实现了一种光控的高速偏振开关，此开关响应时间小于300 ps，可用于Gb/s级的高速数据通信。

针对光载无线技术在宽带无线网络中应用时，由于宽带无线网络的多标准共存所导致的基站本振频率多样性问题，提出在中心站利用光相位调制器和周期带通滤波器同时产生和远程传送多路不同频率的本振，从而使多类基站共享一个中心站本振源的方案。理论分析了该方案产生本振的频率大小和谱线宽度，用一个6.4 GHz的低频信号仿真实现了19.2 GHz,25.6 GHz和38.4 GHz等多路本振的同时产生。理论与仿真结果均表明本振的纯度很高，并且不受光源线宽的影响。提出了一种双向传输系统，可很好地解决标准的兼容性，减小色散的影响，提高传输容量，并大大降低系统的成本。

随着相位编解码器关键技术的突破，精确分析相位编码光码分多址(OCDMA)系统误码率性能显得十分必要。本文研究了相干光码分多址系统中拍频噪声、多址干扰、散粒噪声和热噪声对系统性能的影响。在充分考虑了干扰信号输入光偏振影响的情况下，根据系统噪声和干扰的矩母函数，采用高斯近似的方法得到误码率的计算公式，并比较了多址干扰和拍频噪声对系统性能的影响。当所有干扰用户与目标用户平行时得到误码率上界; 当所有干扰用户与目标用户垂直时得到误码率下界; 干扰用户随机偏振时的误码率介于两者之间。结果表明：拍频噪声是影响相干OCDMA系统性能的主要因素; 随着接收光功率的增加，干扰信号偏振对系统误码率的影响趋于明显。当系统误码率小于10-10时，误码率随用户数目的增加迅速增加; 当误码率大于10-10时，误码率随用户数目的变化缓慢。

以二维三角晶格介质柱光子晶体线缺陷波导为研究对象，通过平面波展开(PWE)法对光在波导中传输时的慢光特性进行了仿真分析，发现光子晶体的填充因子以及线缺陷中的柱子半径大小决定了慢光导模在光子带隙中的传输特性。随着填充因子的增大，光子晶体波导的导模群速度迅速减小。缺陷柱的半径大小对导模群速度的影响要强于填充比。通过调整填充因子和缺陷柱半径，得到了导模群速度小于0.01c的波导结构。结合慢光导模的群速度色散(GVD)特性分析，发现极慢光区域的GVD值位于105～106量级，能够保证光的高效传输。

利用半导体光放大器(SOA)光纤环形腔实现重复周期准确、信号脉冲功率较大且几乎一致的光数据包复制。提出了一种注入非循环直流辅助光的方法，既有效抑制了放大自发辐射(ASE)噪声，又避免了环形腔内谐振。利用简化模型，从理论上对复制器输出噪声与信噪比(SNR)进行分析及仿真，得到复制器输出信噪比与复制次数的变化关系,并详细分析了注入直流辅助光功率及衰减系数对输出信噪比的影响。实验测得数据与理论结果一致。进一步对实验进行优化，在输出端口利用半导体光放大器对输出信号进行功率均衡，获得数据包信噪比下降小于3 dB且脉冲光功率几乎一致的15次以上复制。

采用多个光正交码串行排列组成的多重光正交码(MOOC)标签格式，提高了可用标签的数目; 构建了基于MOOC标签的光分组交换系统(OPS)，对该系统中的各项关键技术，包括光分组信号产生单元、光标签处理单元、交换控制单元、光交换矩阵等进行了分析和研究; 完成了光分组交换系统演示实验，并对实验结果进行了讨论。

通过对长度4 cm带宽为35 nm的啁啾光纤光栅(CFG)施加横向的局部应力，啁啾光纤光栅的反射阻带中会形成一个或者若干个窄的透射窗口。窗口的位置随着施加应力的位置不同而变化，窗口的深度随着施加压力的大小和区域面积而变化，可以制作出波长可调谐的带通滤波器。3 dB带通宽度为0.2 nm，最小分辨率为0.4 nm。建立了压力造成相移的物理模型，并用分段均匀的方法对啁啾光纤反射谱的改变进行数值模拟，得到了不同受力长度以及不同受力间隔的啁啾光栅反射谱。实验数据与数值模拟的结果相吻合。

在偏振复用系统中，利用两个正交的偏振光作为不同的信道在同一根光纤传输，从而达到使传输信息量加倍的目的。在信号接收端，需要将这两个信道重新分离，分离时除了偏振模式色散(PMD)之外，还会受到偏振相关损耗(PDL)的影响。根据PDL的原理，推导了偏振复用系统中两正交信道夹角与PDL的数值关系，计算了PDL大小对系统的影响。并依据理论模型构建了实验系统，对光纤一个主轴光强进行衰减，描绘出信道间串扰和PDL之间的实验曲线，验证了理论分析的有效性。实验表明，PDL调至最小的时候，若要求串扰控制在-10 dB以内，差分群时延(DGD)应该压制在10 ps以内; 当DGD增大到140 ps以后，被标记和没被标记的信道信号强度达到了1∶1，系统则完全无法工作，在接收端无法分离信道。本项研究对于保证偏振复用系统的稳定性具有一定的指导意义。

光子晶体光纤(PCF)具有很多特殊性质，这些性质强烈依赖其具体结构。由于光子晶体光纤制作过程复杂，容易造成各种变形，包括包层气孔的位置偏移或变形等，从而明显影响该光子晶体光纤的性能。选用商品保偏单模光子晶体光纤作为研究对象，改变了环绕中心石英芯的两个大空气孔之一的形状和尺寸。固定气孔尺寸和形状，改变其位置; 再固定其位置，改变一个大气孔的直径; 最后同时改变二者，分析其交叉影响。仿真结果显示当一个气孔变形或偏移后，光子晶体光纤的等效折射率、零色散波长、偏振拍长、导模模场形状等参数均发生变化，说明结构偏差对保偏光子晶体光纤性质有明显影响。

从理论和实验两方面研究了一种新型单边带调制(SSB)技术，通过在中心站合适设置单臂强度调制器的偏置电压，使调制器产生的奇数边带被抑制，采用滤波器滤除其中的一个二阶边带，即可产生单边带信号。用该新型的单边带调制技术产生的光毫米波理论上可以传输148 km。同时搭建了实验系统，采用10 GHz的本振信号源与2.5 Gbit/s的数字信号混频后驱动单臂强度调制器产生抑制奇数边带的调制信号，再通过一个滤波器得到20 GHz的单边带毫米波，还得到了不同载波边带比(CSR)情况下的毫米波眼图。通过实验分析不同载波边带比对传输性能的影响，发现载波边带比为0 dB时，传输性能最佳。

人们通常利用拍频光信号的传输光谱演化来测量光纤的非线性系数。通过数值模拟分析了光源输出光功率和中心频率的扰动以及光源谱线宽度对该测量方法的影响，并进行了实验验证。使用紧凑的超格子算法分析了一种光子晶体光纤(PCF)的传输特性。考虑自相位调制(SPM)、损耗和群速度色散，采用分步傅里叶方法分析了拍频光信号沿光子晶体光纤的传输过程，得到了信号频谱演化的数值仿真结果。结果表明光源输出功率的扰动基本不会影响非线性系数的测量结果，但输出波长的扰动和光源的谱宽对非线性系数的测量有一定影响。因此需要选择适当的参数条件才可得到较为精确的实验结果。

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术是目前国内外研究的热点之一，在基于布里渊光时域反射技术的分布式光纤传感技术中，以相干检测的传感精度最高，其关键是获得具有布里渊频移的参考光。详细分析了电光强度调制器(EOIM)的光波移频特性，实验研究了15 Gbit/s的铌酸锂波导电光强度调制器光波长1550 nm处11 GHz移频的实现; 当微波调制频率及功率一定时，可方便地调节直流偏置电压来改变各阶光波的强度。设置直流偏置电压为6.5 V时，调制器总的输出光强最小，具有布里渊频移的一阶光波的相对光强最大，信噪比(SNR)最高，可用于分布式光纤传感中布里渊信号的相干检测。

对基于应力、位移、空间角度的多参数可调谐的光纤光栅(FBG)波长调谐进行了理论分析和实验研究。根据推导出的波长调谐公式，数值模拟了光纤光栅波长受应力、位移、空间角度时的多种调谐关系。在模拟分析的基础上，设计了一种基于应力、位移、空间角度的多参数可调谐的光纤光栅波长调谐器，并进行了实验验证。实验表明基于应力、位移的调谐为线性调谐，各光栅调谐线性拟合度均达0.9975以上; 基于角度的调谐近似满足正(余)弦调谐。理论分析和实验测量具有良好的一致性。

通过将单芯单模光纤与双芯单模光纤熔接后在熔点处进行熔融拉锥，实现了单芯光纤到双芯光纤的功率耦合，解决了由于双芯光纤特殊结构引起的与光源、单芯光纤等直接耦合及监测所存在的问题。对单芯单模光纤与双芯单模光纤的耦合理论进行了研究，基于直接耦合理论与弱耦合理论建立了单芯单模光纤与双芯单模光纤的耦合方程，并就影响耦合光功率的因素进行了讨论。结果表明该理论分析方法能够有效地描写单芯光纤与双芯光纤耦合过程中光波的行为特征。

采用自主搭建的荧光检测系统，利用光纤作为传感组件，对含油岩芯固体粉末样品进行荧光光谱的直接检测，其发射波长、激发波长都得到了可与在溶液中测量相比拟的实验结果。通过对含油岩芯固体粉末的直接检测，以及采用高斯拟合方法对含石油岩芯样品的多组分进行分析，得到了相应荧光光谱的特征参数，从而可以分析含油岩固体粉末的相关特性。这种方法为快速直接分析含石油岩芯特性提供了一种新的有效途径。在采用这种新方法的同时，探讨了固体粉末中能量转移困难对于样品荧光造成的影响。

在云雾天气条件下，造成图像质量的下降，其本质就是场景与观察点之间大气对光的散射。针对不良天气条件下拍摄的图像，又没有精确的天气条件和景物的深度信息，为了对一幅退化图像去除不良天气的影响实现图像复原的目的，分析了大气散射机理，引入了衰减模型和大气光模型以及光在粒子各个方向上的散射分布函数，推导了大气光对图像亮度影响的表示式。基于衰减模型和大气光模型，考虑景物的深度，采取先将原图像取反色，然后采用改进型多尺度Retinex算法增强暗区域图像，再取反色可以获得去除云噪声的图像，为了使景物信息最小限度地丢失，采用了图像信息熵判据，结果表明对于彩色遥感图像运用这一改进型多尺度Retinex算法去除云噪声是有效的。对于一幅带有厚云的彩色遥感图像在实施去除云噪声过程中，发现以亮度平均值附近1.5±0.1倍标准差截取后进行拉伸，得到的图像信息熵为最大，去除云噪声综合效果最好。

基于增宽光致聚合物存储材料的感光光谱范围，增大材料存储密度，制备了四种共同敏化的光致聚合物样品，该样品的最大衍射效率在632.8 nm,514.5 nm和448 nm三种波长下分别高达61%,47%和44%，曝光灵敏度分别为1.92×10-3,9.28×10-4和5.63×10-4，折射率调制度分别为4.7×10-4,3.34×10-4和2.93×10-4。将该敏化宽带增宽光致聚合物样品的曝光特性与各光敏剂敏化样品的作对比，发现其衍射效率、曝光灵敏度、折射率调制度等曝光性能有所降低; 同时初步研究了不同厚度的共敏化宽带敏感光致聚合物在相同曝光光强下的性能变化，所得结果都为多波长复用及稀疏波长-角度复用提供了可靠的实验依据。

复合孔径阵列结构是通过复制子孔径来扩展阵列大小以得到甚高分辨率的一种有效手段。针对光学稀疏孔径系统的成像特征给出一种改进的信噪比(SNR)评价方法。在典型环形、典型Golay-6型和典型Y型阵列结构的基础上，研究了两种不同的复合孔径阵列构造方式。分析了6种复合阵列结构的调制传递函数，并以遥感影像为扩展物体进行光学成像实验，最后运用相关系数和改良后的信噪比对成像结果进行评价。结果表明，主阵列的结构决定了系统成像质量的好坏，子阵列构造方式只能在有限程度上改善图像质量。对不同类型的复合孔径主阵列，子阵列构造方式对成像质量的影响是不同的，并不具有一致规律。应针对主阵列结构的特征去选择其子阵列的构造方式，做到阵列优化。

提出一种基于霍夫(Hough)变换的数字全息粒子尺寸测量方法。该方法是先对粒子场全息图的数字再现像进行聚焦像合成、图像边缘提取处理后，再通过Hough变换圆检测得到粒子尺寸大小和位置信息，实现粒子信息的测量。分别对2D粒子场和3D粒子场进行了计算机模拟，并以直径为90 μm标准粒子为研究对象进行了实验研究，测量绝对误差为6 μm。研究结果证明了该方法的可行性。

为了实现脉冲信噪比(SNR)的高动态范围测量，确保测量结果的准确性，研究了信噪比测量标定方法。当光束入射到玻璃反射镜上时会在前后表面之间产生多次反射，这些反射光之间的强度依次递减，时间间隔是固定的。提出了信噪比测量系统的标定方法，计算了反射镜上的多次反射光的理论公式。实验结果表明，后表面上的相邻两次反射光之间的光程延迟都近似等于24 mm，而且相对强度的衰减量都在10-2数量级。通过分析脉冲序列，可判断该信噪比测量系统的动态范围在2.6×10-8左右。分析了材料吸收和群速度色散对信噪比测量系统的影响，确认这两个因素对信噪比测量的影响可以忽略。

基于激光散斑的位移测量是广泛应用于实际测试的一种重要方法。具体的实现方法常用的是数字图像灰度相关法(DIC)。在整像素位移搜索算法中，传统的方法需要做大量的相关运算,计算效率较低。因此提出了一种新的多特征窗口识别方法，采用选取能够较好反映原始图像特征的不在同一直线上的三个大小不同的矩形子区作为计算窗口，在保证准确度的同时减少运算量。实验证实这种方法能够很好地满足准确度的要求并大大提高了运算速度，是一种有效可行的方法。

在实际测量中，由于光斑具有一定尺寸和不对称性，在很大程度上影响了位置敏感探测器(PSD)的定位精度。根据激光光束高斯能连续分布的特征，建立了一种三线PSD定位模型，可以根据光斑的形状解算出该光斑特征状态下的定位误差。实验验证了该PSD定位模型的有效性。在激光三角测量法中采用该定位模型可以很好地补偿由于光斑自身不均匀性、传输过程中光斑尺寸变化以及激光与待测物体互作用产生的散斑所引入的定位误差，有效提高测量精度。实验中可以补偿的误差达到0.07 mm。

对近红外探测器PDA400的响应特性进行了测试，并就探测器响应特性对连续波腔衰荡法腔损耗测量结果的影响进行了理论分析和实验研究。通过求得的探测器线性响应情况下的响应函数，推导出衰荡信号输入时探测器的输出信号线形，发现原本应呈单指数衰减的信号变为了双指数衰减。根据探测器响应时间的测试结果，针对PDA400探测器增益设置为20 dB,40 dB两种典型情况下的衰荡信号拟合进行了研究。提出了针对不同探测器增益设置(不同响应时间)时的衰荡信号数据处理方式，并进行实验验证，消弱了探测器响应特征对腔损耗测量结果的影响。最后就探测器非线性响应情况下的衰荡数据处理作了讨论。

光声光谱技术用于检测低浓度乙炔气体具有灵敏度高、连续和快速实时在线测量的特点。采用近红外可调谐掺铒光纤激光器(TEDFL)串接大功率掺铒光纤放大器(EDFA)作光源，采用一阶纵向共振式双程吸收光声池，并运用波长调制和二次谐波检测技术，研制出一种新的高灵敏度微量气体近红外光声光谱分析仪。在常温常压下对低浓度乙炔气体的实验测量结果表明，该系统的极限检测灵敏度达到1.3×10-9，其线性响应相关度达到0.99957，能够满足工业、环境监测和电力系统等对乙炔检测和分析的需要。

将新型软光电功能材料——离子液体注入到内径为0.32 mm的石英管中制成了能同时传输光电信号的传输媒介，选用10种不同的离子液体，实验研究了传输媒介的主要特性。研究结果发现,当传输电信号频率大于10 Hz时，光电信号之间互不影响; 其数值孔径可达0.554,优于传统的光纤传输媒介; 其衰减特性与波长和离子液体种类有关; 不同离子液体制成的传输媒介其阻抗相差可达一个量级以上，并对温度的敏感程度不同; 该传输媒介能够传输交流电压,并随着频率的升高而升高。

设计合成了6个新的偶氮类有机共轭化合物，用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)，1H核磁共振(1H NMR)和元素分析确证了结构。采用飞秒激光，运用简并四波混频(DFWM)法，研究了化合物在非共振状态下的三阶非线性光学(NLO)性能。它们的三阶非线性光学极化率χ(3)为(3.31～3.96)×10-13 esu，非线性折射率n2为(6.08～7.27)×10-12 esu，分子二阶超极化率γ为(3.44～4.11)×10-31 esu，响应时间τ为102～111 fs。探索了化合物的分子结构对三阶非线性光学性能的影响。引入离域能小的芳杂环，增长共轭链，形成吸供构型，增大取代基的供电子能力，提高共轭体系的共平面程度等因素，有利于获得较大的三阶非线性光学性能。

宽频太赫兹(THz)技术在**、科研等领域有着广阔的应用前景，光电导天线是产生宽频THz波的重要手段。分析了低温生长和高温退火对光电导天线材料载流子寿命和电阻率的影响。在生长温度为230 ℃和250 ℃,退火温度为475 ℃的低温生长砷化镓(LTG-GaAs)上制备了领结(BowTie)和偶极子(Dipole)两种电极结构的小孔径光电导天线。实验给出， 在250 ℃生长的LTG-GaAs上制备的光电导天线产生的太赫兹波辐射强度和频谱宽度较好，谱宽达到了3.6 THz，BowTie天线的辐射强度优于Dipole天线。两种形状的光电导天线皆可在10 V的偏置电压下产生太赫兹波辐射。

采用低分子量成膜剂、补充单体及多种光敏剂，开展了绿敏聚乙烯醇/丙烯酰胺体系光致聚合物的吸收光谱测试、染料浓度及膜层厚度优化研究，获得了高衍射效率及感光灵敏度的绿敏光致聚合物全息记录材料。实验仅需20 mJ/cm2的曝光量即可获得82%的衍射效率，最大衍射效率可达92%以上。测试了该材料的角度选择性，对应的布拉格选择角宽度约为0.57°; 开展了角度复用和空间复用全息存储实验，获得了清晰明亮的全息存储样品。

采用脉冲激光烧蚀装置，在10 Pa的氩气环境下，在1～6 cm范围内调整衬底与靶的距离沉积制备了纳米Si薄膜。X射线衍射(XRD)谱和Raman谱测量均证实，纳米Si晶粒已经形成; 利用扫描电子显微镜(SEM)观测了所形成的纳米Si薄膜的表面形貌。结果表明，随着靶衬间距的增加，所形成的纳米Si晶粒的平均尺寸减小(尺寸均匀性变差)，在3 cm时达到最小值(尺寸分布最均匀)，而后开始增大(尺寸均匀性变差)。利用蒙特-卡罗(Monte Carlo)方法，对不同靶衬间距下烧蚀产物的输运动力学过程进行了数值模拟，得到与实验结果相同的结论。

分析了激光飞行标刻过程的扫描幅面约束(SAL)特性以及影响最大飞行速度(MFV)性能的因素。研究了在同一扫描幅面约束下，工件进入扫描幅面的不同方位对最大标刻位移(MMO)值的影响，推导出匀速运动情况下最大飞行速度和最大标刻时间的计算公式，理论公式表明MFV与最大标刻位移值成正比，与标刻时间成反比。对于竖向方位和横向方位进入扫描幅面的工件，采用先进入先标刻(FEFM)扫描算法进行了激光飞行标刻试验，在不同的标刻时间下得到的MFV实验结果和按照理论公式计算得到的MFV值吻合良好。

采用预涂粉末激光熔覆技术，在45#钢表面制备出原位生成TiC-ZrC颗粒增强的镍基复合涂层。使用扫描电镜(SEM)，EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析，并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试。结果表明，在适当的工艺条件下，原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层形貌良好，涂层与基材呈冶金结合。熔覆层底部组织为定向生长的γ(NiFe)树枝晶，熔覆层中上部组织为先共晶析出的TiC-ZrC颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中。熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31300)和良好的耐磨性，与纯Ni60熔覆层相比，其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/4。熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量TiC-ZrC复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀弥散分布。