皮肤影像学是利用现代成像技术手段对皮肤病进行无创、原位、动态、实时诊断的一门新兴技术学科。在过去十几年里作为医学影像学分支的皮肤影像学取得了长足的进步,包括皮肤镜等多种光学成像技术已经被广泛应用于临床疾病诊断。主要介绍了皮肤镜、皮肤共聚焦、多光子成像、光学相干层析成像以及光声成像等技术在皮肤影像学中的发展和应用。这5种技术能够实现原位、在体、实时的皮肤成像，可对可疑部位进行重复检查，并能不同程度地实现皮下组织的无损成像，为临床诊断提供了客观的评价依据。不断发展的皮肤影像学，与皮肤组织病理学相互促进、相互补充,势必将带动现代皮肤病学的飞跃发展。

报道了一种适合中小功率输出的全固态激光器的角抽运方法，抽运光从板条激光器中板条晶体的角部入射，可获得较高的抽运效率和较好的抽运均匀性。采用单角抽运方式，进行了角抽运Nd∶YAG复合板条1.1 μm多波长连续运转激光器的实验研究。激光腔采用紧凑型平平直腔结构，腔长仅为22 mm。当注入抽运功率为50.3 W时，1.1 μm多波长激光连续输出功率最高达10.9 W，光光转换效率为21.7%，斜率效率为22%。当注入抽运功率为48 W时，1.1 μm多波长激光连续输出功率短期不稳定性小于0.6％。

研究了在考虑晶体热效应的情况下，如何最优化设计激光二极管(LD)端面抽运的固体激光器。综合考虑抽运光束分布、抽运功率、谐振腔结构以及激光介质的热效应对激光器转换效率的影响，给出设计激光器的一套仿真计算算法。结果表明，热致衍射损耗与抽运光半径、抽运功率、腔长、振荡光半径以及晶体材料有关，与输出镜透射率以及重复频率无关。在考虑热致衍射损耗的情况下，当抽运功率一定时，最佳的抽运光参数和谐振腔参数能使NdYAG的转换效率最大。

研制了一种新型窄脉冲半导体激光器的驱动电源，包括驱动电路和温控电路两部分。驱动电路采用高速金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作开关，为激光器提供一个重复频率高(0～50 kHz)、前沿快(2.2～4.9 ns)、脉宽窄(4.6～12.1 ns)、脉冲峰值电流大(0～72.2 A)的脉冲信号，且输出的激光脉冲波形平滑。对不同的激光器，改变电路中电源电压、电阻、电容参数，可获得不同的重复频率、前沿、脉冲宽度、脉冲峰值电流。温控电路采用高精度的比例积分微分(PID)温控，保证了激光器输出功率和中心波长的稳定。此激光器驱动电源不仅可作为一般高速、窄脉冲半导体激光器的驱动电源，也是大能量、窄脉宽的半导体激光器种子光源的理想驱动电源。

采用谐振腔内插入声光调制器的方法进行了小型CO2激光器的调Q实验，并根据影响激光器输出的诸多因素，利用调Q脉冲激光器速率方程对该激光器输出的主要技术参数进行了理论计算，据此提出了声光调Q CO2激光器优化设计的途径和方法。设计制成的声光调Q CO2激光器获得峰值功率超过4000 W，激光脉冲宽度为180 ns，与理论计算基本一致。激光器脉冲重复频率调节范围1 Hz～100 kHz。理论分析和实验结果均证明，调Q晶体中超声场的渡越时间并不会影响输出激光的脉冲宽度，因此无需在腔内插入光学透镜进行光束直径的压缩变换；渡越时间的影响只是体现在延长了激光脉冲的建立时间上；激光器的最佳工作频率在1 kHz左右，这与CO2分子0001能级大约1 ms的辐射寿命相匹配，当频率超过1 kHz时，激光的脉冲宽度随着频率的增加而开始加宽。激光器通过光栅选线的设计方式实现了9.2~10.8 μm的全波段波长调谐，测得激光输出谱线超过60条。

报道了激光二极管抽运下的高效率Yb:YGG连续及锁模激光器。实验中采用光学浮区法生长的高质量Yb:YGG激光晶体，在6.7 W的入射抽运功率下得到了1.95 W的激光输出，光-光转换效率为29.1%，最大斜率效率为60%。用半导体可饱和吸收镜启动锁模，在没有补偿色散的情况下得到了1 W的激光输出，光-光转换效率为18.2%，脉冲宽度为2.1 ps，中心波长位于1035 nm。

提出并实现了一种以高非线性色散位移光纤为增益介质，以光栅对形成谐振腔，简单线形结构的连续光抽运的波长间隔可调谐多波长光纤光学参量振荡器(MW-FOPO)。采用波长可调谐的窄线宽激光器作为抽运种子光源，以伪随机相位调制抽运光来抑制高非线性光纤中的受激布里渊（SBS）散射效应，结合高功率掺铒光纤放大器构成光纤光学参量振荡器的大功率抽运，通过四波混频（FWM）效应获得了室温下稳定的多波长激光输出。MW-FOPO的波长间隔可以通过调节抽运波长进行调谐。在1505~1615 nm光谱范围内，获得了17条消光比大于10 dB的多波长谱线。实验证明了MW-FOPO实现多波长激光光源的优异特性。

为进一步提高神光-Ⅲ原型装置8束三倍频激光焦斑的能量集中度，需要对神光-Ⅲ原型装置的全光路系统波前进行校正。其中的关键技术之一就是要准确获得全光路系统的波前畸变。神光-Ⅲ原型装置的8束激光主放诊断包内均配置了一套哈特曼波前传感器，可以较为方便地获得主放大系统输出波前，但却无法直接获得靶场系统波前。解决方法主要有逆向标定和靶点直接测量两种，通过比较两种方法的技术复杂性、测量准确性等指标，结合对校正前后远场焦斑的测量，最终确定采用靶点直接测量的方法能简单、有效地获得全光路系统波前畸变。

在回顾复眼透镜对单光束光源的均匀化机制基础上，分析了复眼透镜对激光二极管(LD)阵列光源的光束均匀化机制。即对子光束分割叠加破坏相似性，对所有分割叠加后的子光斑进行叠加获得均匀性。在此基础上，以抽运薄片或者板条激光器需要高功率密度的均匀抽运光为需求，设计了基于复眼透镜的LD阵列光束整形系统，并给出了其中复眼透镜和积分透镜这两个关键部件的结构形式和相关参数。最后根据所设计的复眼透镜LD光束整形系统搭建了相应的实验光路并测试了整形后光斑不均匀性，测试表明不均匀性为9.8%，验证了对复眼透镜LD阵列光束整形的分析。

将射流水冷技术应用到高能激光器反射镜的冷却中，设计了射流式碳化硅水冷镜。利用通用有限元分析软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN，建立了流体对流换热系数和压力计算的二维模型，在验证模型可靠性的基础上计算了一定参数下的换热系数和压力分布。利用ANSYS中的多物理场分析模块，建立了水冷镜形变计算的三维模型，计算了相应的镜体温度和形变分布,比较了不同材料和不同类型水冷镜的性能。计算结果表明，射流式碳化硅水冷镜可以获得很小的镜面形变，同时具有结构简单、冷却均匀性好、抗压性好等优点，在高能激光器中具有较广阔的应用前景。

光束质量是半导体激光器应用的最大瓶颈，但是可以利用光束整形技术加以改善。随着半导体激光合束技术的发展，半导体激光光束质量的提高，由于其在效率方面的优势，大功率半导体激光技术得到迅速发展。采用连续输出60 W,转换效率达到57%的880 nm大功率半导体激光bar条，组成20层的半导体激光叠阵，输出功率达到1183 W，通过快慢轴准直及光束整形提高激光器的光束质量,最终实现1 kW功率输出，电-光转换效率超过45.8%，光束质量达到79.3 mm·mrad×81.2 mm·mrad。从而使半导体激光器可直接应用于熔覆、表面硬化等领域。

利用Hankel波理论和几何光学原理对无衍射光经环形障碍物的重建过程进行分析，结果表明轴棱锥产生的无衍射光是由从轴棱锥出射的两列Hankel波的叠加而形成的，并用Zemax软件对无衍射光经环形障碍物的过程进行光线仿真，模拟了环形障碍物后的轴上不同位置处的截面光强图，研究了局域空心光尺寸与环形障碍物参数之间的关系。并通过实验进行验证，实验中利用轴棱锥输出无衍射光，且在最大无衍射距离内放置环形障碍物，用CCD系统记录无衍射光经环形障碍物后的光强变化，实验和仿真结果基本吻合。仿真和实验结果均表明无衍射光束经环形障碍物后会重建并能产生中心光强为零的局域空心光束（Bottle beam），在光镊和光学微操作等方面具有潜在的应用价值。

含碘甲烷的混合气体脉冲放电是研究放电引发的脉冲氧碘化学激光器的基础和前提保证。研究了碘甲烷的混合气体脉冲放电特性，实验发现，击穿电压和峰值电压与气体压强、电极间距和初始电压的乘积成线性关系，注入能量与气体压强、放电气体的体积及初始电能的乘积成线性关系。

对内通道中的热晕效应问题，完整求解流场与光场的能量耦合方程是一个非常有意义而又亟待解决的研究课题。借助流体力学模拟软件Fluent，通过解耦求解光传输方程和流体力学方程的方法，建立了较为完整的流场与光场耦合相互作用仿真平台。编写用户自定义函数，完成初始流场参数的读取，并进行光传输计算；将计算得到的光能以能量源项的形式添加到流场能量方程中去；借助现有的流场分析软件Fluent，对流场方程进行求解，并转入下一时间步的计算。对横截面为圆形的直管道结构，理论近似计算得到的结果与数值仿真平台计算得到的结果基本一致。

在4 mm厚不锈钢激光-电弧双面焊接试验的基础上，研究了激光功率、电弧电流对接头形貌特征和接头特征量的影响规律，并对熔化效率进行了分析。结果表明，在较小的能量匹配下，双面焊接头呈现出激光焊与电弧焊的混合特征，随着热输入的增大，混合特征消失；增大激光功率，可使激光侧焊缝熔宽增加，而电弧侧焊缝熔宽减小，增加电弧电流，可使电弧侧焊缝熔宽增加，而对激光侧焊缝影响很小；激光功率和电弧电流增加都对焊缝中部最小熔宽有明显的增加；中部最小熔宽的深度随激光功率增加而增加，而电弧电流则起到相反的作用。在非熔透条件下，激光对电弧焊的熔化效率影响很明显，而电弧对激光焊的影响很小；在熔透条件下，增加激光功率、电弧电流对激光-电弧双面焊的熔化效率都有显著的提高。

在单台面二极管晶圆的制备中，刀具划片存在速度慢、芯片崩边率高等问题。激光划片为非接触加工，成品率高。根据晶体硅的性质，对激光划片方向进行了讨论，分析了红外激光对硅片的作用机理。根据一维热传导方程导出的近似解析解，计算了功率和扫描速度影响下的去除深度。使用1064 nm脉冲光纤激光器完成了7.62 cm晶圆的激光划片，获得了崩边率小于1%，电性能合格率达到100%的样品。研究表明，去除深度影响芯片的崩边率，离焦量影响芯片的电性能。控制去除深度和离焦量进行划片会获得很高的良品率。

采用反向传播（BP）神经网络和粒子群算法相结合的方法对激光熔覆过程的工艺参数进行优化。运用BP神经网络建立熔覆带特征(熔覆带高度、熔覆带宽度)与熔覆工艺参数之间的预测模型，利用训练样本对所建立的网络进行训练，形成输入与输出之间的高度映射关系，在此基础上，使用粒子群优化算法对工艺参数进行寻优。试验结果表明，使用该方法优化得到的工艺参数进行加工获得的结果与预期结果有较小的误差，有利于获得预期的熔覆质量。

研究了用于航空发动机涡轮叶片气膜孔加工的双脉冲激光控制方法。报道了采用两台闪光灯抽运的电光调Q激光器偏振组束产生100 ns左右时间间隔的双脉冲激光的实验结果。共轴的双脉冲激光的时间间隔可以在零到几百纳秒之间自由调节。双脉冲最大相对定时抖动小于5 ns。双脉冲激光器的重复频率40 Hz，双脉冲能量大于400 mJ。

对激光立体成形17-4 PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)沉淀硬化不锈钢沉积区热处理前后的组织和常规力学性能进行了研究。光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果表明，沉积态组织主要由板条状马氏体和分布于其上和板条间少量的第二相强化质点组成。根据合金特性，推测马氏体基体上弥散析出的第二相强化质点应该为M7C3及NbC型碳化物等。靠近基材处的沉积态组织以细长的板条状淬火马氏体为主；远离基材的沉积态组织则变成粗大的板条状马氏体。沉积态试样经过固溶时效处理后，组织变为细小均匀的板条状回火马氏体，并且基体上析出了更多的第二相强化质点，这类强化质点推测应为NbC型以及M7C3，M23C6型碳化物。成形件经过热处理后，强度、硬度略微提高，而塑性则显著增加。并且其抗拉强度和塑性均高于锻棒标准，屈服强度则略低于锻棒标准。热处理前后成形件拉伸断裂均属于韧性断裂，其中M7C3型碳化物等形成的第二相质点是微观空穴和韧窝形成之源。

激光熔覆熔凝过程监测是激光熔覆层质量控制的方法之一。采用基模激光，以类似预置粉末的方式，在一定的工艺条件下对45#钢样件表面激光熔覆Ni60，并采用光电管传感器对此实验条件下熔覆再熔凝过程中产生的等离子体特征信号之一光信号进行检测，并分析了激光功率、扫描速度与等离子体蓝紫光信号强度的关系以及蓝紫光信号强度与熔覆层质量的关系。实验结果表明，在此实验条件下光强信号随激光功率增大而增大，但幅度不大。在激光功率未达到某特定值时，激光功率不变，扫描速度增加光强减小；当激光功率达到或超过此值后，激光功率一定时光强信号随着扫描速度的增加而增大；当光强信号处于1.7~2.5 μW/cm2间且波动幅度较小时熔覆层质量好。分析表明当激光功率突破阈值后，扫描速度增加熔深变浅，用于材料气化的能量增加，因此蓝紫光强度增大。

强短脉冲激光冲击材料成形是一种高应变率的过程。很多已有测试手段由于响应带宽不够而无法进行有效测量。常用的任意面速度干涉仪(VISAR)价格昂贵、测试方法复杂，且存在条纹缺失。采用一种简单的光电测试系统探测出铝薄板在强短脉冲激光冲击下的高速变形过程。通过标定输出电压与变形量的关系，分析出薄板被冲击中心点的位移和速度，与文献仿真结果规律一致，计算出在8 J激光能量冲击时间内平均变形速度为8.49×104 m/s。并由阻尼振动和弹性形变叠加的模型拟合出激光冲击薄板的形变过程，根据拟合系数计算出薄板的振动速度和塑性变形值，为分析和控制激光冲击变形工艺提供了依据。

报道了一种基于光栅多面镜调谐滤波器的宽带快速线性扫频激光光源。调谐滤波器由光栅和旋转多面镜组成，采用了非望远镜型利特罗布局，以简化滤波光学系统。在激光谐振腔中采用了自发辐射光谱范围互为拓展的双半导体光放大器，并将二者并联使用以确保宽光谱范围。研制的扫频激光光源的中心波长为1312 nm，扫频光谱范围为170 nm，半峰全宽为116 nm，对应于多面镜695 r/s的转速，扫频速度达到50 kHz，相应的激光输出平均功率为2 mW。该宽带快速线性扫频激光光源，尤其适用于高分辨扫频光学相干层析成像系统，轴向分辨率能达到6.5 μm。

设计了一套基于多通道并行采集的快速光声成像系统，包括超声探测器、多通道并行采集系统、短脉冲激光器、计算机组成的硬件平台，并开发了配套的上位机软件来控制系统的采集和实时成像。多通道并行采集系统包括前端模拟放大、抗混叠滤波、模数（A/D）转换、数据存储器、现场可编程门阵列(FPGA)控制和通用串行总线(USB)传输等部分，它实现了64路信号的全并行采集和数字化处理。模拟样品实验结果表明，采用多个位置的旋转扫描成像能够极大地提高图像的信噪比。因此，采用高重复频率的激光器作为激发源及多个探测器的全并行采集，有望发展成为一种实时的生物组织无损成像系统，为临床医学的无损伤检测提供了新的方法。

一般认为青蒿琥酯(ART)引起细胞凋亡是因为产生了活性氧（ROS）,从而启动多种凋亡途径。利用荧光染料2′,7′-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)和罗丹明(Rhodamine)123分别表征细胞中ROS的水平以及线粒体的膜电位，然后采用动态显微荧光成像技术在单个活细胞中实时监测ART诱导人类肺腺癌细胞（ASTC-a-1）凋亡过程中ROS的产生和线粒体膜电位的下降。结果显示0~50 μg/mL质量浓度的ART均能引起细胞活力的降低， 40 μg/mL质量浓度的ART能明显产生ROS，并且引起细胞线粒体膜电位的显著下降；CCK-8试剂对细胞活性的检测结果表明，ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)可以显著抑制ART诱导的细胞凋亡和线粒体膜电位下降，证明ART诱导了ROS依赖性的细胞凋亡和线粒体膜电位下降。

基于无线光通信链路噪声特性，建立了大气信道等效数学模型。针对大气湍流引起的信号起伏，对通过大气信道的四进制频移键控(4FSK)已调信号采用了同态滤波技术去噪，同态系统中线性滤波器设计了零相位数字滤波器。当信源码字长度取500时，同态滤波去噪后的信号通过过零检测进行解调，在光强闪烁指数σ2s=0.1，信噪比10 dB时，误码率达到7×10-4，滤波效果明显优于传统数字滤波器。仿真结果表明，同态滤波能有效地滤除大气信道中的乘性噪声，能够有效地抑制大气湍流，提高光通信可靠性。

提出了一种全新的基于相位-强度混合调制和色散补偿的光差分相移键控(DPSK)信号的非归零(NRZ)到归零(RZ)格式转换器，理论分析了转换器参数对转换的影响，数值研究了恶化条件下的10 Gb/s的NRZ-DPSK到RZ-DPSK的格式转换。实验展示了10 Gb/s 的DPSK信号格式转换及解调后的误码性能。计算结果表明，通过设计转换器参数可获得低占空比RZ-DPSK信号，且转换后信号质量较高。实验结果表明格式转换功率代价较低，转换后RZ-DPSK信号时间抖动较原NRZ-DPSK信号减小。该格式转换器还适合光四相差分相移键控(DQPSK)的非归零到归零格式转换及多波长操作。

基于ZnO薄膜吸收光谱的温变特性，设计了一种反射式光纤温度传感器。该传感器以镀于蓝宝石三棱镜面上的ZnO薄膜作为敏感材料，采用三棱镜、凸透镜和位于凸透镜焦点处的光纤端面相配合的结构以及相应的反射式光路。室温至500 ℃范围测试实验表明，所设计的传感器的温度曲线线性拟合度达99.3%以上，灵敏度优于0.05 nm/℃。该传感器的理论测温范围可达10 K~1000 K，稳定性高，适用于实际工作环境中的宽温变范围温度测量。

提出了一种基于量子粒子群优化算法的光纤光栅参数重构方法。该方法通过传输矩阵法得到优化目标函数，并将待优化的光纤光栅参数以粒子表示，再让粒子在解空间模拟量子行为进行搜索。以均匀布拉格光栅和线性啁啾光纤光栅为例，分别采用遗传算法（GA）、经典粒子群优化（PSO）算法以及量子粒子群优化（QPSO）算法对其进行参数重构。与传统粒子群算法及遗传算法相比，该方法借鉴了量子行为，具有更好的收敛性能和稳态性能。数值结果表明，种群规模为40时，针对均匀和非均匀光栅分别进化100代和200代得到的重构参数误差均小于0.5%。

设计了一种折射率引导型双芯准晶格光子晶体光纤，并基于有限元法对其色散特性进行数值模拟和研究。该光纤内、外纤芯中光波的耦合效应，可在相位匹配波长附近产生相当高的负色散值。通过分析内包层孔径d1，外纤芯孔径d2，外包层孔径d3，孔间距Λ以及内包层空气孔层数的改变对光纤色散特性的影响，最终设计出一种在1550 nm低损耗窗口性能优越的色散补偿光纤，负色散峰值为-2250 ps /(nm·km)，半峰全宽超过280 nm，色散-带宽乘积可达630 GHz-1·km-1。此种光纤适合在长距离高速光纤通信系统中为常规单模光纤提供色散补偿。

提出了一种基于π相位温度不敏感的双光纤布拉格光栅加速度传感技术，并设计了双光栅加速度传感器，对该传感器的温度特性和加速度对中心波长的响应进行了研究。给出了该传感器的结构及封装方法。从理论上分析了基于π相位温度不敏感的双光纤布拉格光栅加速度传感原理，分析了温度和加速度对波长的响应关系，推导了该光栅加速度传感器的响应灵敏度的解析表达式。通过实验分析双光栅的加速度响应和平坦区。实验结果表明，在温度比较宽的范围内，可实现温度不敏感加速度的准确测量，加速度响应灵敏度为15.52 pm/(m·s-2)，实验值与理论值的相对误差为3.06%，加速度与波长具有较好的线性关系，线性度为99.8%，在小于共振频率的低频段具有较好的平坦区。表明该双光纤布拉格光栅加速度传感器具有温度不敏感特性,能实现低频加速度的准确测量。

根据光纤线圈受热应力的实际影响，推导了线圈中因排线引起的光纤挤压应力双折射，并提出利用有限元瞬态热分析的方法研究固胶处理对线圈中热应力干扰双折射的影响。通过对固胶处理前后线圈中典型光纤受热应力的影响的数值模拟计算得出，固胶处理后的光纤线圈存在着一个与胶粘剂参数有关的温度区域，在此区域内线圈受到的应力干扰双折射最小，且温度敏感性降至最低。通过对1000 m保偏光纤线圈的实际测试表明，这一温度区域的消光比指标高于低温段1.5 dB，证明了模型的有效性。提出了固胶材料温度特性与环境温度的匹配性概念。

分析了量子通信中精跟踪系统的构成要素，由于量子通信中信标光的脉冲特性，提出以高帧频CMOS作为精跟踪探测器，其经一体化设计帧频达到2.5 kHz，并以压电陶瓷快速反射镜作为精跟踪执行机构。采用离散化设计及根轨迹方法分析了控制参数取值及系统传递函数。对实验系统进行了实验室及外场32 km车载平台测试，在实验室静态条件下系统跟踪精度优于±1 μrad，外场动态情况下跟踪精度优于±8 μrad，采用频谱分析方法验证了精跟踪系统干扰抑制带宽大于100 Hz。

采用电子束热蒸发技术在K9玻璃基底上以不同的沉积入射角沉积了单层TiO2薄膜，研究了不同入射沉积角沉积的TiO2薄膜的光学特性、填充密度和表面粗糙度，并比较了不同膜层厚度下薄膜表面粗糙度与入射沉积角之间的关系。研究结果表明，随着入射沉积角的增加，TiO2薄膜的透射率增加，透射峰值向短波移动，薄膜的填充密度从入射沉积角0°时的0.801 降低到入射沉积角为75°时的0.341；薄膜的表面粗糙度随着入射沉积角的增加而增加，当入射沉积角为75°时，薄膜的表面粗糙度略高于基底的表面粗糙度。在沉积入射角不变时，随着膜层厚度的增加，膜层的表面粗糙度降低。

采用离子源辅助电子束蒸发的方法，制备了以Si为基底，以TiO2为缓冲层的ZnO薄膜。通过进一步保温处理，在不同温度条件下进行退火处理得到了不同的样品薄膜，用于表面形貌分析和光散射特性实验研究。结果表明，退火温度对样品表面粗糙度、晶粒大小、分形维数等参数具有显著的影响，通过表面形貌分析有助于更好地理解薄膜晶粒生长机制和改进薄膜制备工艺；不同薄膜样品的反射光强度和偏振度对不同偏振光具有不同的角度响应特征，且与薄膜表面统计特性具有一定的关联性，薄膜的光散射特性研究对研究弱散射随机粗糙表面的退偏作用具有一定的参考价值。

为检验扫描镜的动态性能，提出了一种动态自准直检测方法，该方法巧妙地将被检扫描镜和动态靶标上目标模拟反射镜纳入动态光电自准直仪准直光束的传播路径中,并构成闭合的光学自准直测量回路。设计了扫描镜动态性能的自准直检测装置，并利用自准直方法对动态靶标的自身精度进行标定。实验结果表明，动态靶标在360°的范围内的动态精度为±15 μrad，可检测最大速度为80°/s，最大加速度为50°/s2。将该检测方法和装置应用于某型号空间激光照明成像跟踪系统中扫描镜的方位轴、俯仰轴独立性能的检验，获得了相应的静态轴系晃动、阶跃响应和连续跟踪等性能数据，为扫描镜的性能改进提供了参考和帮助。

提出并研制了一种与距离无关的等精度混沌激光相关法光纤断点定位仪。该光纤断点定位仪采用光反馈半导体激光器产生的宽带混沌激光作为光源，利用相关法实现对光纤网络反射事件的定位。测试结果表明，该光纤断点定位仪可实现0.5 m且与距离无关的等精度检测，其4%菲涅耳反射光动态范围为19.8 dB，灵敏度小于-58 dB。

提出一种基于相位调制和样品摆动的1/4波片相位延迟量测量方法。准直激光束依次通过起偏器、相位调制器、待测1/4波片和检偏器由光电探测器所接收，光信号被转换成电信号后经过放大、滤波以进行数据处理。利用待测1/4波片的摆动可以计算得到与快轴方位角无关的归一化二次谐波分量，在无需知道1/4波片快轴方位角的情况下得到其相位延迟量。实验中对一块石英1/4波片进行了测量，实验结果与现有快轴方向确定条件下的光弹调制测量方法的测量结果一致，某一快轴方位角上多次测量的重复性为0.13°，不同快轴方位角上多次测量的再现性为0.17°。

研究了四频激光陀螺角度随机游走的组成，它避免了机械抖动陀螺通过锁区所产生的随机游走效应带来的问题。通过改变放电电流，测量各种激光光强下的陀螺脉冲的时序输出，计算出不同光强值所对应的随机游走系数，根据量子噪声的特点，分离得到随机游走的量子噪声和非量子噪声成分。实验结果表明，在目前四频激光陀螺已达到的水平和使用条件下，非量子噪声成分占主要地位。若能通过设计去除或削弱非量子噪声成分的组成因素，将使随机游走减小，陀螺的性能将得到提高。

光学成像检测设备的快速自动对焦是基于机器视觉快速缺陷检测的关键，为了解决检测过程中不同倍数物镜景深（0.5~91 μm）跨度大以及被检测物体振动给快速对焦造成的影响等问题，提出了基于激光三角法的显微镜离焦在线检测及补偿方法。该方法利用激光三角法进行离焦量和离焦方向的快速探测，使用由行程100 μm的压电陶瓷和行程25 mm直流电机构成的宏微双驱动结构协同控制完成大范围对焦任务。实验结果表明，构建的宏微结构对焦方式可以在0.4 s内实现高倍物镜±0.5 μm景深至低倍物镜±91 μm景深大范围的快速自动对焦，并实现被检测物体±3 μm振动范围的快速自动跟随对焦。该方法满足了新一代薄膜场效应晶体管液晶显示器（TFT-LCD）工业检测装备对自动化对焦范围、速度和精度的要求，同时可应用在平板显示器（FPD）检测、线路板检测、生物医学和自动机器装配等领域。

针对激光雷达回波信号所含噪声的特点，提出并详细论述了一种能够对激光雷达回波信号进行有效消噪的小波包平均阈值变换方法。该方法通过求取最优小波包基的每个结点的阈值，并进行平均后作为全局阈值来实现小波包消噪。为了验证该方法的有效性，对包含高斯白噪声的模拟信号进行了仿真消噪，并对米氏散射激光雷达系统实际探测得到的大气回波信号进行了消噪处理。同时，将该方法与小波全局阈值消噪、小波包默认阈值的消噪效果进行了对比分析。仿真结果和实验结果表明，基于平均阈值的小波包消噪方法能够有效降低激光雷达回波信号中所含噪声，并且其消噪效果明显优于另外两种小波分析方法。

将解析图像和实数小波变换(WT)相结合应用到光学载频全息图分析中。首先对载频全息图进行希尔伯特变换构造解析图像，然后对解析图像进行WT，提取小波脊处对应的WT系数的相位信息即可得到载频全息图的相位信息。由于母小波优秀的空域局部化能力，使得因全息图边缘不连续引入的误差被限制在局部区域。同时，由于不需要人工滤波操作，所提方法一定程度上解决了载频全息图的频谱混叠问题。给出了严格的理论公式推导、计算机模拟和实验验证。

通过一台NdYAG激光器抽运两台脉冲染料激光器，产生589 nm和770 nm两种可调谐波长激光，分别激发钠层和钾层原子的共振荧光，再通过双光纤焦面分光接收，实现了利用一台激光雷达同时探测高空钠层和钾层，从而为更经济、更有效地开展高空钠层和钾层比较性探测研究提供了一种新的手段。

提出利用复用计算全息元件实现多阶模式同步的偏置模式波前传感器。对基于复用计算全息元件的多阶模式偏置波前传感器进行了理论分析。为了实现复用计算全息元件，分别编码设计了包含4阶，10阶和20阶Zernike像差模式的复用计算全息图，讨论了复用计算全息图设计中几个关键问题。数值模拟研究了复用计算全息图对单阶和多阶像差模式的探测性能。结果表明，在一定探测范围内，传感器能够响应与全息图内预先记录像差模式相同的待测像差模式，且每一个模式的灵敏度都不同。全息图内记录模式数较少时，单阶模式探测的灵敏度较大；记录模式数越多，模式之间擦除效应越严重，单阶和多阶模式灵敏度都受到一定影响。

β-苯乙胺（C6H6-CH2-CH2-NH2）是生物体内最简单的一种神经递质分子。应用拉曼光谱实验方法并结合密度泛函理论（DFT）计算对液态中苯乙胺可能存在的构象进行了探讨。根据理论计算结果，对常温下液态苯乙胺拉曼图谱进行了初步归属。对实验所得拉曼图谱与模拟所得各构象的拉曼图谱进行对比，结果表明在常温下6种构象均可能存在于液态苯乙胺中。同时，测量了不同温度下液态苯乙胺的拉曼光谱，结果说明常温下液态苯乙胺反式构象更稳定，这可能是由于液态苯乙胺形成了分子间氢键。

利用波长为1064 nm的Nd∶YAG脉冲激光器作光源，以高分辨率、宽光谱段的中阶梯光栅光谱仪和增强型电荷耦合器件（ICCD）作为谱线分离与探测器件，测量并分析了激光能量及重复频率对土壤中铅元素激光诱导击穿光谱特性的影响。实验结果表明，随着激光脉冲能量(在25~105 mJ范围内)增加，谱线强度呈线性增加，随后谱线强度随脉冲能量(105~165 mJ)的变化呈非线性关系。信背比随激光能量的增加而增大，但激光能量超过60 mJ后基本上不变。激光重复频率为1 Hz时，谱线强度最大，而谱线强度的相对标准偏差则在重复频率为7 Hz时最小。