利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)和光纤环形镜(FLM)分别作为腔镜，实现了线形腔结构的全光纤掺镱激光器。通过调节偏振控制器(PC)和抽运功率得到了调Q、调Q锁模、连续锁模、二次谐波、三次谐波、多波长等多种输出状态。其中连续锁模状态可实现开机自启动，脉冲宽度31 ps，单脉冲能量40 pJ，重复频率19.3 MHz，中心波长1030.8 nm，光谱带宽2.3 nm。多波长输出信号中心波长在1033 nm左右，波长间隔及波长数随抽运功率和PC状态发生变化。最大抽运功率(420 mW)时，可得到最小平均波长间隔约0.11 nm。实验中得到10 dB光谱范围内最大波长数为35，此时3 dB范围内对应的波长数为34。

为研究有机漆涂层的激光损伤机理，利用红外连续波激光，开展了真空低温环境下聚氨酯黑漆涂层的激光辐照实验，并进行了扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析，结合宏观现象、微观形貌分析对损伤等级进行了划分。结果表明，红外激光对聚氨酯黑漆的作用以热效应为主，损伤在宏观上表现为涂层色泽下降、颜色变化、烧蚀，微观上出现了裂纹和颗粒团聚；辐照升温使涂层组分和化学结构发生了改变，粘结剂聚氨酯中氨基甲酸酯基团的C-N键和O-C＝O双键在激光辐照加热下容易断裂，导致材料降解、碳化，烧蚀产生热解气体和可凝挥发物。

实验研究了拉曼-纳斯(R-N)衍射的声光相互作用长度与声波光波参数之间的关系，确定了最佳声光相互作用长度。在此基础上，分别设计以水和TeO2晶体为声光介质的R-N衍射Q开关器件。测量了器件的衍射效率、衍射角和插入损耗等参数。应用TeO2晶体开关器件调制长脉冲Nd:YAG/KTP激光器，当重复频率为10 kHz时得到了脉宽约为200 ns的绿激光输出。

利用高分子聚合物聚乙烯醇（PVA）易成膜且机械性能优良的特点，将微米尺寸的石墨烯薄片制成大尺寸的石墨烯-PVA薄膜。分别测量了石墨烯-PVA薄膜与石墨烯片的拉曼光谱，发现二者具有同样的特征。研制了用该石墨烯-PVA薄膜作为饱和吸收体，具有环形腔结构的被动锁模掺铒光纤激光器，获得了峰值波长1532.75 nm，重复频率8.7 MHz，脉冲宽度10.29 ps的脉冲序列。

为使发射光束以会聚形式传播，进行了室外450 m和300 m激光聚焦实验。将扩束准直后的光束通过伽利略望远系统，采用精密位移台调整负透镜与正透镜间距，实现不同距离的光斑聚焦。然后用功率计测量450 m焦点处的功率均值为47.67 mW，标准偏差0.67 mW。并利用光束质量分析仪测量聚焦光斑的能量分布。进而采用Matlab中EDGE函数以及Sobel算子进行边界提取，同时进行中值滤波和53H法滤波，最后得到在给定边界提取阈值下的光斑直径为5.56 mm，标准偏差为0.24 mm；光斑中心漂移0.56 mm，占光斑直径10.43%。实验测量聚焦光斑能量损失严重，初步分析为3个因素：受限孔径衍射、激光传输衰减、像差引起光斑弥散。其中衍射和像差引起的衰减占主导，如果进行系统优化设计，可使这两项影响降至最小，通过初步实验研究，为后期进行系统设计提供数据参考。

针对连续激光辐照太阳能电池造成的损伤效应，通过观察电池损伤区域的形貌，结合电池的等效电路和I-V特性曲线，分析了已损伤电池的输出参数下降情况以及激光辐照所带来的影响，并对太阳能电池的损伤机理进行了研究。研究结果表明，激光烧蚀太阳能电池导致烧蚀区域无功率输出，同时使得电池的串联电阻增加，并联电阻减小，导致电池输出性能大幅度下降。

研究了一种基于周期极化掺镁铌酸锂（PPMgLN）晶体做倍频器件的新型、紧凑和高功率连续绿光激光器。利用外加电场极化法成功制备了厚度为1 mm，短周期为6.95 μm，占空比接近50%，大面积均匀的PPMgLN；在6.8 W单管激光二极管(LD)抽运的情况下，利用通光长度仅1 mm的PPMgLN，腔内倍频获得了3.8 W的绿光532 nm激光输出，光光转换效率高达56%。

为获得中心波长9.3 μm激光的高功率输出，利用高功率脉冲 CO2激光器进行选支实验研究。采用腔镜镀膜选支技术，通过控制对不同波长的透射率或反射率参数，在稳定腔和非稳腔中都得到了中心波长9.3 μm激光的单谱线输出。在相同工作参数下，稳定腔中心波长9.3 μm激光的能量为其原中心波长10.6 μm激光的95%，非稳腔中心波长9.3 μm激光的能量为其原中心波长10.6 μm激光的93%，两种腔型中心波长9.3 μm激光热敏纸光斑颜色与中心波长10.6 μm激光的有明显不同。实验表明，采用腔镜镀膜选支技术在稳定腔和非稳腔中都能获得中心波长9.3 μm激光的单谱线输出，且激光能量与原腔型输出中心波长10.6 μm激光的基本相当。激光热敏纸光斑显示出在相同单脉冲能量作用下，中心波长9.3 μm激光对物质的冲蚀作用高于中心波长10.6 μm的激光。

测试了应用于神光Ⅱ系列装置93片N31型钕玻璃的小信号增益系数。结果表明，Nd2O3质量分数为2.2%的钕玻璃平均小信号增益系数为0.0387 cm-1，Nd2O3质量分数为3.0%的钕玻璃平均小信号增益系数为0.0416 cm-1，两种浓度的钕玻璃不同样品间小信号增益系数的起伏范围分别为0.86%和0.76%。根据所测定的增益值，表明N31型钕玻璃的增益起伏符合神光Ⅱ系列装置要求，为实现该装置中每一路增益性能的平衡提供了有力保障，也为今后对更大尺寸钕玻璃增益性质的控制提供了经验。

使用重复频率为400 Hz的Nd∶YAG单纵模主振荡器功率放大(MOPA)激光器作为光源，大口径锥度光纤作为受激布里渊散射(SBS)种子池产生SBS种子光，固体熔石英棒作为SBS放大池，对反向注入的SBS种子光在熔石英棒中呈现不同增益，也即不同抽运功率条件下的布里渊放大行为从功率、时间和空间三个大的方面进行了详细的实验研究，包括放大的SBS输出功率、注入SBS种子光放大倍率、总的SBS反射率、熔石英棒布里渊放大器提取效率以及脉冲宽度和光束质量随SBS种子注入功率的变化情况等。获得了最高输出15.5 W的放大SBS输出、70倍的SBS种子光放大倍率、大于50%的总反射率以及52%的能量提取效率；观察到脉冲展宽以及布里渊放大器中的增益导引两种现象。实验结果表明，在小信号SBS种子光和大信号SBS种子光注入情况下，熔石英棒布里渊放大器具有不同的放大特性。另外，在实验过程中还发现，SBS种子光和抽运光的空间重合程度以及熔石英棒中抽运功率密度的大小是影响SBS放大输出功率的两个重要方面。

由于半导体微环激光器(SML)具有波长转换、可调谐和光学双稳态等特点，因此成为全光逻辑和全光存储领域的研究热点。在分析背散射耦合系数与SML工作区域（双向连续波、双向交替振荡和单向双稳态）的基础上，优化设计了环形谐振腔的结构参数和工艺流程，研制出一种低阈值、直接进入单向双稳态工作的InP基微环激光器。测试结果表明，激光器的中心激射波长为1569.65 nm，阈值电流为56 mA，当驱动电流超过阈值电流后，器件可不经过双向工作区直接进入单向双稳态，降低了双稳态工作的电流和功耗，非常适合用作光随机存储器单元。

利用惠更斯菲涅耳衍射积分以及叉形光栅的透射率函数，推导出了涡旋光束经叉形光栅衍射后的解析表达式。详细研究了涡旋光束通过携带拓扑电荷数l的叉形光栅后的光强分布和拓扑电荷数。结果表明，中心零级光斑和入射涡旋光束的拓扑电荷数m相同；随着衍射级数n的变化，衍射光斑的拓扑电荷数变为nl+m。当满足nl+m=0时，该n级光斑中心为平面波形的亮斑，在此光斑两侧随着衍射级数的改变，衍射光斑的空心半径逐渐增大。根据平面波光斑所在位置的级数n以及叉形光栅携带的拓扑电荷数l，由nl+m=0可确定入射涡旋光束的拓扑电荷数m。将计算结果与实验结果做了比较，发现两者基本吻合。

建立了以相干光束阵列作为光源的中继镜系统模型，光源相位分布由随机并行梯度下降算法优化控制；定义了上行接收光束强度分布不均匀影响因子并分析了上行传输过程的评价函数；在H-V5/7模型大气湍流条件下分别计算了以相干光束阵列作为光源和以平台截断光束作为光源的中继镜系统的上行传输效能。结果显示，利用随机并行梯度算法控制多光束相干合成实现中继镜系统光束上行传输，系统上行传输能量耦合效率和上行接收光束强度均匀性均得到了有效的提高。对10 km上行传输过程，系统评价函数由0.6730提升至0.8838；对30 km上行传输过程，系统评价函数由0.4266提升至0.8560。

通过理论推导建立了频率转换过程中强度调制形成的物理模型，认为基频光的强度和相位扰动都将导致三倍频光强度的调制。采用数值模拟方法定量研究了频率转换过程中强度调制的演化规律，研究结果表明通过优化倍频晶体失谐角可以降低基频光强度扰动对三倍频强度调制的影响，而增加频率转换器的接受带宽则可以抑制基频光相位扰动的影响。此外，由于三倍频效率最优和时间调制度最小时对应的混频晶体失谐角略有差别，在优化设计时应综合考虑两个因素的影响。

基于宽带啁啾脉冲的小尺度自聚焦形成过程，利用包含时空项的非线性薛定谔方程进行数值计算，比较分析了不同空间位置(特别是空间调制峰位置及调制谷位置)的时间演变过程，发现不同空间位置的时间演化过程完全不一样。在小尺度自聚焦过程中，调制峰处的脉宽随传输距离的增加而减小，当调制峰值处的强度达到最大时，其脉宽达到最小值;而在调制谷位置处的脉宽则一直处于展宽状态。分析了脉冲啁啾对不同空间位置时间演变的影响规律，负啁啾加速了调制峰位置处的脉冲压缩，却抑制了调制谷位置的脉冲展宽；而正啁啾则起相反的作用。

建立了Y型腔正交偏振激光器光强调谐实验系统，通过改变非共用腔腔镜上的压电陶瓷电压来改变分裂频差，通过改变共用腔腔镜上压电陶瓷电压实现共用腔调谐。报道了不同分裂频差下共用腔调谐过程中激光器的光强调谐曲线和相应的拍频变化曲线。采用三阶微扰近似下的兰姆半经典气体激光器理论，较为全面地分析和总结了影响光强调谐规律的各种因素及影响机理。理论分析表明在采用氖双同位素的Y型腔正交偏振激光器内，纵模的单程损耗、单程增益、相邻纵模间的分裂频差等因素通过光强的自洽方程影响纵模竞争的强弱及竞争结果。总结了不同频差下的光强调谐和拍频变化规律，并对其进行了理论分析与解释。

采用JK1002型NdYAG激光器、同步送粉系统，在塑胶模具钢HPM75基体上，熔覆316L不锈钢粉末，直接成形微流道模具。研究送粉量对熔覆道几何尺寸的影响，研究稳定送粉状态下送粉量与激光功率组合对熔覆质量的影响。结果表明，送粉量1.5～2.5 g/min，获得满足微流道模具几何尺寸要求的微细熔覆道；激光功率400 W和送粉量2.0 g/min组合，获得具有较好熔覆质量的微细熔覆道。采用CAD-Mastercam软件，规划特定形状微流道模具的激光扫描成形路径，采用优化的参数组合进行多层熔覆成形实验，成形出致密、硬度580 HV的微细熔覆道，经后续磨、铣削及少量抛光，制作出高0.1 mm,宽0.3 mm的熔覆道，满足工作技术要求的微流道模具样件，制作1件模具总耗时60～75 min。

采用脉宽30 ns，能量40 J的调Q掺钕玻璃激光对TC4 钛合金钨极惰性气体(TIG)焊焊缝进行了1～3次的激光冲击强化(LSP)处理，并与未经LSP处理的焊缝的表面显微硬度、焊缝微观组织、接头的拉伸力学性能和拉伸断口的扫描电镜(SEM)照片进行比较，研究LSP处理次数对TC4 钛合金TIG焊焊缝组织性能的影响。结果表明，LSP能够使焊缝横截面靠近材料表面的区域针状α′相数量减少，热影响区靠近材料表面的区域细小等轴晶数量增加；随着LSP处理次数的增加，TC4钛合金 TIG焊接头表面的显微硬度增加；焊接接头的抗拉强度和屈服强度变化不明显，而断后延伸率出现降低趋势。

激光复合焊接综合了激光焊和电弧焊的优点，使其成为船用大厚度钢板高效焊接最有前景的方法之一。研究了船用钢板的高功率CO2激光焊接工艺，重点分析了保护气体成分对焊缝化学成分的影响，激光与电弧间距对焊接过程稳定性的影响。在工艺参数优化的基础上实现14 mm厚10Ni3CrMoV钢板的高功率激光T型结构焊接。获得的焊缝通过X光探伤检验，没有发现裂纹，存在少量不连续的小气孔。采用光学显微镜分析了焊接接头微观组织，结果表明，微观组织显示了焊接接头较好的综合力学性能，尤其是经历重熔与热处理后的焊缝组织发生明显细化。测试了焊接接头不同部位的硬度，焊接接头最大硬度小于360 HV，符合船用技术要求。

通过激光熔化沉积工艺制备出Ti60合金和TiCP(质量分数为5%)/Ti60复合材料薄壁材料，分析了两种材料的显微组织及600 ℃下的高温拉伸性能。结果表明，激光熔化沉积Ti60合金具有典型的魏氏组织特征，在亚晶界处和α/β界面处存在球形富钕稀土相；TiCP/Ti60复合材料中存在少量未完全熔化的TiC颗粒，熔化析出的TiC相呈断续链状，均匀分布于基体中，TiC与钛合金基体的界面结合良好。在600 ℃下，TiCP/Ti60复合材料的拉伸强度比Ti60合金提高了65 MPa，而延伸率明显降低。Ti60合金在高温下发生韧性断裂，而TiCP/Ti60复合材料的断口特征比较复杂，既有沿晶断裂和准解理断裂也有局部的韧性断裂。

为揭示激光离散预处理对镀铬身管的延寿机制，研究了激光离散预处理钢基铬层的功能梯度界面(FGI)效应。结果表明，激光离散预处理使钢基体表层形成周期性梯度结构，初始镀铬层遗传了激光离散预处理基体表层的周期性梯度组织特征。FGI层因激光离散预处理在钢基体/铬层间形成，该FGI层可降低基体/铬层间的硬度梯度，大幅提高铬层的抗腐蚀剥落能力。

对某汽轮机滑油泵转子的斜齿轮轴齿面的激光熔覆过程进行了研究，利用有限元软件ANSYS对其温度场进行了数值分析。结果表明，在齿面激光熔覆过程中，激光能量输入产生的热量大量集中在轮齿内部，且在熔覆层与齿根结合部位等温线分布比较密集，导致在轮齿内部出现较大的温度梯度，且激光输入产生的热量可对相邻轮齿产生预热的效果；计算结果还表明，越靠近齿顶，等温线越深入基体，若将轮齿的侧面和顶部同时熔覆，极易造成齿顶的过度熔化而塌陷。根据计算结果，提出了齿侧与齿顶分步熔覆的工艺，通过实际熔覆实验，在轮齿表面获得了连续、完整的熔覆层。

比较了Er:YAG激光辐射对不同类型牙本质粘结效果的影响。选用正常牙本质(ND)和龋病影响牙本质(CAD)，经Er:YAG激光辐射后，分别以不同方式处理牙本质表面：质量分数为38%的磷酸酸蚀(磷酸组)，低剂量Er:YAG激光辐射(激光组) 和空白处理(对照组)。应用激光共聚焦扫描显微镜观察牙本质粘结界面超微结构。结果表明，Er:YAG激光辐射后，不同方式处理同种牙本质和相同方式处理不同牙本质后粘结层厚度均无差别(显著性水平p>0.05)，粘结树脂突长度有差别(p<0.05)，其中ND组大于CAD组，质量分数为38%的磷酸酸蚀组的最大，低剂量激光辐射组的居中，对照组的最小。所以Er:YAG激光辐射正常牙本质后，经质量分数为38%的磷酸酸蚀处理，牙本质粘结界面的渗透性最好，可形成理想的树脂突。

在研究数字脉冲调制时，对调制方式的功率谱分析十分必要。详细推导了随机双幅度脉冲位置调制（DAPPM）序列的功率谱密度，并分别对连续谱和离散谱进行了分析。数值结果表明，DAPPM的功率谱形状类似于一般的抽样函数，并且包含直流分量，幅度因子α只影响功率谱的幅度，不影响功率谱的形状；时隙基频分量存在与否与脉冲占空比有关；时隙基频幅度强弱依赖于调制阶数和脉冲占空比。当占空比为0.5时，时隙基频分量最大，调制阶数每增大1，幅度衰减约5 dB。同时指出，当调制阶数较大时，随机DAPPM序列难以直接提取时隙基频分量。

相位调制是光纤中提高受激布里渊散射阈值、抑制受激布里渊散射效应的有效方法。理论分析了相位调制中调制幅度及调制频率的改变对受激布里渊散射阈值的影响，实验研究了25 MHz调制频率、不同调制幅度以及调制幅度为1.5，不同调制频率下受激布里渊散射阈值的变化情况。结果表明，受激布里渊散射阈值既随相位调制幅度的增大而增大，又随相位调制频率的增大而增大。当相位调制幅度为7.7，相位调制频率为25 MHz时，受激布里渊散射阈值提高约7 dB。当相位调制幅度为1.5，相位调制频率较小为5 MHz时，相位调制对受激布里渊散射阈值的影响不够明显。

相干光正交频分复用(COOFDM)是目前光传输领域的研究热点之一。COOFDM系统采用马赫-曾德尔光调制器(MZM)实现射频(RF)信号到光的转换，而正交频分复用(OFDM)信号对非线性十分敏感，所以在系统设计上最关键的就是实现信号的线性传输。从理论上分析了COOFDM系统中MZM对OFDM信号的非线性影响，通过对MZM偏置点及调制指数优化，实现COOFDM系统的最佳传输，同时对COOFDM系统品质因子Q与偏置点及调制指数关系进行了仿真。结果表明，为了实现最佳线性传输，不同于传统的基于强度调制/直接检测系统(偏置点选在积分点)，COOFDM系统中MZM最佳偏置点选在零点；MZM调制指数的选择也会对系统性能产生影响，当COOFDM系统中MZM调制指数为0 dB时，系统性能达到最佳。

本底噪声是制约干涉型光纤矢量水听器系统在低频远距离目标探测领域中应用的重要因素之一。为降低系统的本底噪声，提出了一种基于自适应噪声抵消的降噪方法。在光学系统中增加一个与传感迈克耳孙干涉仪结构参数相等的对声压不敏感的参考干涉仪作为参考通道，以获得由光源与电路等共同噪声源引入到各干涉仪的高相关噪声。然后，使用归一化均方根误差的自适应算法分别对声压及加速度信号中与参考信号高相关的噪声部分进行抵消。湖试数据的分析结果表明，该方案能够有效降低系统本底噪声，其中对电磁干扰带来的50 Hz倍频信号的抑制能力高达15～25 dB，对500 Hz以上的平坦噪声谱的抑制为3 dB左右。

基于低速信号注入法珀（FP）激光器可实现无微波本振光纤无线通信(RoF)上变频技术，但是得到的微波本振频率受到FP激光器中四波混频效率的限制，难以直接实现毫米波载波的RoF上变频。在注入锁定FP激光器的基础上提出了一种新型的、低成本的在光域直接产生毫米波载波的RoF上变频方案。由于注入锁定FP激光器过程中的动态载流子特性，上变频得到的载波信号带有正啁啾，故可用负色散介质对载波信号进行脉冲压缩，从而增强高阶谐波分量以完成毫米波载波的无本振RoF上变频。实验中采用2 Gb/s非归零码注入实现了载波为13.9 GHz，用2.5 Gb/s注入实现了载波分别为13.9 GHz和15.4 GHz的RoF上变频，并采用上述方案分别实现27.8 GHz和30.8 GHz的倍频载波分量的增强。进一步实验验证了用本方案实现载波频率约60 GHz可调谐毫米波的无本振RoF上变频的可行性。

采用固相法烧结制备了Ag掺杂的La2/3Ca1/3MnO3(LCMO∶Agx，x为摩尔分数，x=0.00，0.05，0.10)多晶靶材，并利用此靶材采用脉冲激光沉积法(PLD)在0°和15°LaAlO3(100)单晶衬底(单面抛光)上于790 ℃和45 Pa流动氧压下制备了LCMO∶Agx外延薄膜，并于760 ℃和104 Pa静态氧压下进行了30 min原位退火处理； X射线衍射(XRD)和ω-θ摇摆曲线分析表明所制备薄膜均沿［00l］方向生长，并且结晶质量较好，原子力显微镜(AFM)分析表明平均面光洁度较小，并且随Ag掺杂量的增加而变小；另外在倾斜衬底上生长的LCMO∶Agx薄膜上观察到激光感生电压(LIV)效应，并且随Ag掺杂浓度的增加，LCMO∶Agx薄膜的LIV信号的Up值先增大后减小，x=0.05时最大，x=0.10时最小，LIV信号响应时间τ则正好相反。

拼接光栅技术是提高高功率激光器输出能量的一条可能途径，为保障高功率激光器光束时空光束质量，拼接光栅角度误差必须小于0.4 μrad，位移偏差小于20 nm。为了满足光栅拼接调整系统的高精度高稳定性要求，设计了光栅拼接旋转角度偏差检测方案用于测量两块相邻光栅之间的相对空间姿态。测量系统测量光束与压缩器主光束同轴，利用相移式干涉仪测量待测光，得到若干干涉图样，通过快速傅里叶变换还原波前得到相邻两块光栅相对空间角度偏差。通过实验验证了检测系统的理论可行性，目前在小口径光束下精度达到0.45 μrad。测量方案结合拼接光栅只需要测量波面倾斜误差的要求，简化了干涉测量光路及图像分析流程，有利于光栅拼接技术的工程化应用。

碳纤维增强复合材料(CFRP)由于具有出色的力学性能而越来越多地受到关注，但是由于对这种材料粘接结构缺乏有效的无损检测方法而导致其应用受到了局限。发展了一种基于激光冲击波的碳纤维增强复合材料粘接质量无损检测方法。对于一个碳纤维增强复合材料粘接结构，当激光作用在样品表面时，会产生一个冲击波在其中传播，冲击波到达样品后表面时会反射一个稀疏波，并在材料内部形成拉伸。在适当的激光强度下，好的粘接质量将不会受影响；而差的粘接质量将会造成损伤。实验过程中，对样品自由面的速度历史进行了测量，该信号可以反映粘接层的内部损伤情况。这一结论也通过对回收样品的激光超声检测得到了证实。这项技术的发展将使未来碳纤维增强复合材料粘接结构的在线检测成为可能。

研究了一种基于激光干涉粒子成像(IPI)技术的粒子尺寸测量方法。该方法是利用粒子散射光在成像系统离焦像面上所形成的干涉条纹图，采用小波变换和模板匹配提取条纹图像中心，利用傅里叶变换和修正Rife方法提取干涉条纹间距/条纹数，进而计算得到粒子尺寸大小，其测量精度可达到亚像素精度。对51.1 μm的标准粒子进行了测量，粒径测量值为(49.79±0.41) μm，绝对误差1.31 μm，并应用于乙醇雾场粒子测量，给出了沿x方向和y方向不同测量点处的瞬时雾场粒子的粒径分布、平均粒径以及索太尔平均直径(SMD)。

描述了一套二次谐波型频率分辨光学快门(SHG-FROG)装置，用于单次测量红外长波长超快激光脉冲的脉宽和相位信息。针对在该波段宽带的高损伤阈值介质膜镀膜困难，且价格昂贵的问题，采用两个半圆形全反平面银镜来代替传统的半透半反镜进行分光。同时改进后的光路可以减少测量误差，结构更加紧凑且便于调节。采用该装置对基于钛宝石参量放大的红外超快脉冲进行测试，得到当中心波长为1.8 μm时，脉宽为66.9 fs，谱宽54.5 nm，谱相中的二阶群延时色散(GDD)为202.9 fs2。

设计了一种带有增益介质包层的两个平行圆柱形纳米金属棒构成的表面等离子体光波导，基于频域有限差分法，对这种波导所支持的基模的能流密度分布、有效折射率、传播长度和模式面积随几何结构参数和电磁参数的依赖关系进行了分析。结果表明，沿纵向的能流主要分布在两个圆柱形金属棒所形成的中间区域。通过调节这种波导的几何参数及电磁参数，可以调节模式的传播特性。在增益介质的辅助下，传播距离明显增大。这种表面等离子体光波导可以用于光子器件集成领域和传感器领域。

针对金属微纳结构在表面增强拉曼光谱领域的应用，研究了金属基底亚波长单槽结构产生的电磁场增强。采用全矢量方法严格计算了平面波照明下金属槽外部区域电磁场的分布情况。建立了法布里-珀罗(F-P)半解析模型，该模型能够精确预言全矢量方法的计算结果，能够节省设计最优槽深的计算量。基于该模型分析了金属槽外部区域电场增强的物理机制，结果表明达到相长叠加共振状态的金属槽内基模在槽外空间中激励的透射电场是金属槽外空间中电场增强的主要来源。研究了槽外空间电场增强的范围，结果表明对于不同的槽宽和入射波长，在垂直距离槽口0.1倍波长的范围内电场增强较为明显，在该范围之外，电场增强因子迅速衰减到1的数量级。

利用聚合物SU-8光刻胶在激光作用下折射率会发生变化的特点，将其作为最后的光学材料，采用光刻胶热熔法和图形转移法，设计并制作了填充因子接近0.75、自写入光波导、六角排列的微透镜阵列。对阵列的表面形态、三维结构和光学性能分别进行了观察、测试与分析，发现用SU-8胶制作的微透镜阵列外观良好，边缘清晰；自写入光波导微透镜阵列的三维结构良好；波导末梢的光点分布均匀，光强一致性高。这种自写入光波导的微透镜阵列降低了透镜阵列与探测阵列精确装配的难度，而且其制作工艺流程简单、成本低廉、适合批量复制，这种阵列元件还有质量轻、体积小的特点，有很广的应用前景。

从广义惠更斯菲涅耳原理出发，将残留相位结构函数方法引入到计算部分相位补偿光束通过湍流大气的传播问题中，计算圆孔截断聚焦高斯光束通过不同强度湍流大气的传播后，传输系统的调制传递函数以及远场光强的分布，采用接收面峰值斯特雷尔比作为衡量相位补偿效果的指标，考察前若干低阶泽尼克像差校正对远场光斑质量的改善效果，并与相应文献的计算结果进行了比较，发现新方法得出的计算曲线与该文献的曲线基本吻合，而且新方法在计算复杂性方面优于该文献的方法。对计算结果进行了分析讨论。

针对惯性约束聚变(ICF)驱动装置，提出一种新的焦斑整形方法：基于衍射叠加原理，采用自适应光学(AO)技术调整近场相位来实现对远场焦斑形态的控制。以一种新型的变形镜模型——压电薄膜变形镜(PFDM)为例，对AO技术用于焦斑整形的可行性进行了模拟研究。结果表明，在制作工艺允许的范围内，当变形镜的空间分辨率达到一定程度时，便可利用AO技术实现良好的焦斑整形效果，而且能够保证焦斑较好的均匀性。进一步研究结果表明，该方法对波前畸变的容忍度要优于传统方法。

设计了一种基于迈克耳孙干涉仪的凝视型激光告警系统，理论分析了系统定向精度和滤光片透射率的变化规律。结果表明，入射激光经过告警系统后，形成环形干涉条纹，根据条纹中心的坐标和条纹间隔可解算入射激光的方向和波长；在探测器像元尺寸固定的情况下，系统的定向精度由光束变换透镜和球面反射镜焦距的比值决定，定向精度随该比值的减小而提高；告警系统滤光片的透射率取决于变换透镜的焦距，当变换透镜焦距为鱼眼镜头焦距10倍时，滤光片对系统入射角为0°～90°范围内激光的透射率为90.0%～87.5%，这保证了系统对各角度的入射激光都有较高的探测灵敏度。

研究了姿态角随机测量误差对机载激光雷达激光脚点定位精度和数字表面模型(DSM)精度的影响。分析了机载激光雷达的工作原理，推导了姿态角随机测量误差与激光脚点定位误差之间的传递关系。通过数值仿真，模拟了3种地形，研究了姿态角随机测量误差对点云及DSM的影响规律。通过半实物仿真实验，定量评价了姿态角随机测量误差对激光脚点定位精度和DSM精度的影响。仿真和实验结果表明，姿态角随机测量误差造成激光脚点定位精度和DSM精度降低。姿态角随机测量误差造成激光脚点平面坐标误差增加较大，是高程误差的4～5倍；当姿态角随机测量误差增大10倍时，激光点云三维坐标误差也增大约10倍，而DSM误差则增大40倍左右。

利用多普勒测风激光雷达(DWL)进行实地风场探测，对探测数据进行深入分析。介绍了基于三通道法布里珀罗(FP)标准具的多普勒频率检测等基本原理，给出了DWL结构组成和系统参数；并分别给出了该DWL与风廓线雷达(WPR)低空对比探测数据、与气球探空仪高空对比探测数据，结果表明，低空数据的风速偏差在0.1~1.2 m/s，风向偏差在1°~9°之间，高空数据的风速偏差在0.1~2 m/s之间，风向偏差在1°~12°之间，表现出良好的一致性；对DWL数据精度进行分析，得出光束入射角、发散角、信噪比和探测器是影响精度主要因素的结论，从标准具透射率扫描拟合曲线入手，计算得出该型DWL实际探测偏差值高出理论值2.07%。

开展了基于伪随机码调制和光子计数的1550 nm光纤激光测距技术研究，研制了一套测试实验系统。为了克服常规InGaAs单光子探测器由于抑制后脉冲而导致的探测速率低的问题，系统采用离散放大光电探测器作为单光子探测器件，单光子探测速率可达100 MHz。在室温，偏置电压53 V，伪随机码序列长度81.91 μs时，系统探测灵敏度可达-83.6 dBm。在不同信号功率及伪随机码序列长度情况下，对系统性能进行了测试。在伪随机码序列长度163.83 μs，信号平均功率-78.6 dBm时，系统测距精度可达12.7 cm。根据实验结果，推算出一套星载条件下的系统参数。

提出了一种基于遗传神经网络定量分析模型的激光诱导击穿光谱（LIBS）分析技术。采用误差反向传播（BP）算法构造三层神经网络（ANN）结构，通过遗传算法对神经网络权值和阈值进行优化，并将该定量分析模型与LIBS技术有机结合，实现了元素含量的高精度检测。对土壤中的Ba和Ni元素进行定量检测，平均相对误差分别为4.15%和6.06%，相关系数分别为0.983和0.990，检测精度明显优于BP-ANN方法和光谱分析中常用的内标法。研究表明遗传神经网络建模方法具有很好的预测效果，为LIBS技术进行元素高精度检测提供了一种新的建模方法。

对波长355 nm，脉宽5 ns的激光脉冲烧蚀空气中光学玻璃产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究。结果表明，在等离子体羽膨胀初期（小于200 ns时间范围内），等离子体发射光谱主要由连续光谱构成。此后，连续光谱强度逐渐减弱，线状光谱开始占主导地位。实验表明，由于存在等离子体屏蔽效应，脉冲能量大于35 mJ后，光谱线强度开始减弱。由时间分辨发射光谱发现，在等离子体羽膨胀过程中等离子体辐射波长（以Si I 390.6 nm为例）存在红移现象，波长红移量随时间演化呈二次指数衰减。