以光学系统中的白宝石分光镜为研究对象，利用有限元方法和Zernike多项式对其热变形像差进行了计算和拟合，分别对入射激光的反射相移和信标光的透射相移进行了研究和分析。入射激光的反射相移的主要像差为离焦项；信标光的透射相移的主要像差包含离焦项和主球差项，而主球差的引入主要是由于在激光入射区域边界上轴向温度分布的不均匀性。利用像差比率γnm直观反映入射激光的吸收功率与反射激光和透射信标光的像差的关系，对入射激光而言，其离焦比率γ20=0.0393；对信标光而言，其离焦比率γ20=-0.0011，主球差比率γ40=-0.0033。

报道了一种单片集成的串联DFB激光器芯片，在合适工作条件下，可以在疏波分复用(CWDM)的两个信道波长激射。芯片通过非统一多量子阱有源区拓宽材料增益谱，给DFB激光器的纯折射率光栅引入弱增益耦合，提高DFB激光器的动态单模特性。芯片采用普通DFB激光器的制备工艺制备，工艺简单成本低，重复性高。测试结果表明，芯片能够在1.51 μm和1.53 μm两个波长激射，出光功率均能达到6 mW以上，边模抑制比均达到40 dB。

为解决常用经验计算公式参数复杂、产热项考虑不足等问题，采用优化的激光器热模型分析了激光器连续工作时有源区温度的变化并进行了实验验证。通过分析有源区注入载流子产热机制，建立了替代传统的热源计算公式的经验计算公式，考虑了载流子通过激光器内部渐变异质结时的势垒电阻以提高焦耳热计算精度。制作了电极尺寸为10 μm、台面尺寸为20 μm的半导体激光器件并对器件热特性进行了模拟。由于未考虑热载流子注入效应，利用传统经验公式得出的有源区热功率密度比提出的优化模型偏低，因而理论模拟的器件内部温升也偏低。对激光器出光特性进行测试，推导出不同注入电流下激光器内部有源区的温升。测量与理论分析对比表明，采用经验公式得出的结果比实际测试结果偏低，而优化的热模型解决了该问题，利用该方法得出的有源区温升与测试结果最大偏差仅为0.2 K，且温升随注入电流的变化趋势一致。

为了研究放大的自发辐射(ASE)对高功率脉冲Er-Yb共掺光纤放大器(EYDFA)的影响，采用数值模拟对EYDFA中不同参数信号的放大进行了研究。结果表明，Yb波段(1.0~1.1 μm)ASE是制约放大器输出功率提升的主要因素。因此，有效地抑制Yb波段ASE 将有助于放大器性能的提高。通过进一步研究发现，在放大器的抽运端引入一个Yb波段的辅助信号能有效地抑制Yb波段ASE，从而提高抽运转换效率，提升放大器的输出功率。

对平顶光束激光冲击2024铝合金诱导的残余应力情况进行了有限元模拟与实验研究。改进了平顶光束诱导冲击波的压力分布模型，并将该模型用于残余应力场的有限元模拟。在实验室环境下获得了适合用于激光冲击的高质量平顶光束，并使用该光束进行激光冲击2024铝合金的实验，实验结果和模拟结果基本一致。研究发现平顶光束冲击2024铝合金有如下特点：存在一个阈值，当激光冲击波压力小于该阈值时，影响区内残余应力场近似均匀分布；当冲击波压力大于该阈值时会引起“残余应力洞”，但该“残余应力洞”内部近似均匀分布。在深度方向上，塑性影响深度和最大残余应力深度随激光冲击波压力的增加而增加。

为了消除激光金属直接成形DZ125L高温合金薄壁件中的裂纹，研究了激光扫描方式对薄壁件(单道多层)熔覆层应力分布和开裂的影响。对比了两种扫描方式(单向扫描和往复扫描)对薄壁件的应力分布和开裂的影响。模拟和实验结果表明，单向扫描方式下薄壁件的应力分布不均匀，引起薄壁件的两端出现严重的翘曲且中间部分出现裂纹；往复扫描方式下薄壁件的应力分布相当均匀，没有出现翘曲和裂纹，熔覆层表面比较平整。

针对飞行器发动机水冷壁结构，进行了GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊试验，主要研究了焊接参数对焊缝成形和焊接裂纹的影响规律，分析了焊接裂纹形成原因，得到了较合理的焊接工艺区间。结果表明，对于GH3128/06Cr19Ni10异种材料T型接头激光穿透焊，连续焊比脉冲焊更易实现稳定焊接，获得良好焊缝成形。焊接裂纹是接头主要缺陷裂纹都在高温合金一侧产生，控制激光功率、保证对中可降低裂纹产生概率。焊接接头的另一种缺陷是表面下塌，保证间隙小于0.2 mm可抑制下塌缺陷的产生。对由41条焊缝组成的模拟件进行了10 MPa，5 min水压测试，每条焊缝都满足要求。

利用小功率40 kHz的CO2脉冲激光对25 μm厚的超薄熔石英玻璃与熔石英毛细管端面进行热熔焊接，研究和分析了占空比(脉冲激光功率)、离焦激光预热、离焦激光退火对熔石英玻璃热熔焊接的影响。结果表明，实现超薄熔石英玻璃与毛细管端面无气化穿孔、密封、牢固焊接的占空比为37%；占空比为20%的+2 mm离焦脉冲激光预热对超薄熔石英玻璃无裂纹/裂缝的焊接起到了关键作用；适当占空比的-2 mm离焦脉冲激光退火能够释放超薄熔石英玻璃在热熔焊接过程中产生的残余热应力，提高熔石英器件的性能，经激光焊接的光纤法布里珀罗传感器的压力和温度曲线的线性度分别为0.9995和0.9991，而且重复性好。

针对平行小槽道的流量分配问题，设计了不同的进出口方式，并采用数值方法研究其对槽道散热器内流量分配和换热特性的影响。结果表明，进出口方式对槽道散热器内流量分配特性影响很大；提出流量和换热不均匀系数来评价进出口方式的影响，发现相同进出口方式下，流量不均匀系数随着流量的增大而增大；当槽道散热器流量相同时，顶部中间(UC)进出口形式的散热器内流量不均匀系数最小；当槽道面积一定时，流量不均匀系数随槽道个数增加而减小；流量一定时，槽道的表面温度不平均系数随加热功率的上升而增加；加热功率一定时，热阻随着流量的增加逐渐减小并趋于定值。

采用优化的激光熔覆工艺在45#钢表面制备了质量良好的颗粒增强多道镍基复合Ni60CuMoW涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等表征手段研究了涂层的显微组织、颗粒相分布和结构特征。根据显微硬度和盘销式干摩擦磨损实验数据，比较了回火处理前后颗粒增强激光熔覆复合涂层的显微硬度分布和耐磨性能，并就热处理对磨损机制的影响进行了分析。结果表明，激光原位制备的颗粒增强镍基复合熔覆涂层经回火处理后，距结合界面0.3~0.8 mm区域范围内析出的复合碳化物和硼化物硬质颗粒具有完整性、尺寸分布均匀、密度大，与基体相界面呈牢固的冶金结合。回火处理前后涂层熔覆区的显微硬度较基体分别提高了4.9倍和5.8倍；耐磨性较基体分别提高了1.1倍和2.9倍。

利用蒙特卡罗方法对同一组光学参数分别模拟了半无限大平面、单层柱状和双层柱状生物组织中的吸收光子数密度，结果显示不同边界情况下光在生物组织中的传输有明显的差别。讨论了边界对生物组织中光传播的影响，模拟了柱状生物组织中的能流率随空间坐标的变化，并与实验结果进行了比较，验证了模拟计算的正确性。

在荧光显微镜中，微弱的荧光信号一般淹没于较强的激发光中，显微镜的成像质量在很大程度上取决于提取微弱荧光信号的能力。目前，荧光显微镜均根据荧光与激发光波长的差异，采用频率滤波法滤除激发光，实现图像增强。但该方法不仅对滤光片要求高，而且对荧光和激发光的波长有严重的依赖性。基于激发光与荧光在偏振态上的差异，提出了一种用于荧光显微镜的正交偏振滤波图像增强技术。研究表明，正交偏振滤波图像增强技术能够显著地提高成像质量，对光学元件性能参数的要求大幅度降低。丰富了从强激发光中提取弱荧光信号的技术手段，为今后解决波长可调谐的多光谱荧光显微镜、白光照明多光谱荧光显微镜等技术上的瓶颈提供了参考。

提出了一种全单模光纤的本征型法布里珀罗干涉(IFPI)高温传感器。光纤IFPI传感器由飞秒激光在标准单模光纤上刻写的一对内部反射镜和腔内光纤构成，其反射光谱的干涉条纹对比度达到10 dB，而插入损耗仅为0.1 dB。实验结果表明，该传感器的测量温度可达1000 ℃，温度灵敏度为14.9 pm/℃。而且在重复测量中，反射光谱具有良好的一致性，可以准确地实现高温传感。飞秒激光制备的光纤IFPI高温传感器完全由标准单模光纤构成，结构简单、成本低廉，易于连接现有的光纤器件构成光纤传感网络，在实际工程中有较大的应用价值。

针对高空平台(HAP)位置不稳定特性模型，建立更符合实际的Hoyt指向误差分布模型，与理想条件下的Rayleigh指向误差分布模型比较，分析平台间光链路的差错性能。仿真结果表明，在发散角逐渐增大的条件下，Hoyt分布模型与Rayleigh分布模型的误码率(BER)曲线具有相同的变化规律；在相同发散角条件下，Hoyt分布模型的误码率低于Rayleigh分布模型；在最优发散角条件下，Hoyt分布模型误码率与Rayleigh分布模型误码率差值最大，以均方差比值因子取0.2为例，与Rayleigh分布模型相比，Hoyt分布模型的误码率减小9 dB左右。

提出一种动态非本征法布里珀罗(F-P)腔对波长的解调方法。利用压电陶瓷(PZT)构建的动态非本征F-P腔调制光纤布拉格光栅(FBG)反射光，理论分析得到调制光强随F-P腔的腔长改变呈类余弦变化。经数值模拟，当PZT在正弦电压驱动下，F-P腔调制输出的类余弦信号因FBG波长的变化产生了信号曲线的位移，且位移量与FBG波长的变化量呈线性关系，此关系可用于FBG波长的解调。通过动态F-P腔与光纤光栅构建的温度测量实验系统，对不同温度下的液体进行实验测试，在35 ℃~80 ℃温度变化范围内验证了液体温度变化量与类余弦信号的位移量呈线性关系，其线性拟合度达99.5%。

基于双折射效应设计了一种新型的双椭圆纤芯光子晶体光纤(PCF)偏振分束器，通过在每个纤芯处引入一对大空气孔和一对小空气孔来构成椭圆纤芯。采用全矢量有限元法(FEM)和半矢量光束传播法数值模拟偏振分束器的性能，结果表明，在工作波长1.55 μm处，光纤长度为544 μm时，X、Y方向偏振光可实现分离，且消光比达到-43.75 dB，消光比小于-10 dB的带宽为80 nm。这为设计具有高消光比和极短长度的双芯光子晶体光纤偏振分束器提供了一种新的结构。

在使用窄线宽光源的干涉型光纤水听器远程传输系统中，瑞利散射通过多光束干涉引入了严重的相干噪声。分析了光纤远程传输产生的单次瑞利后向散射(RB)和双重瑞利散射(DRS)对干涉系统的影响，并使用隔离器对RB进行抑制。推导了DRS引入的相位噪声的模型，通过讨论DRS的调制特性，得出相位产生载波(PGC)技术在消除相位衰落的同时也可以大大抑制DRS产生相干噪声的结论。实验结果表明，在光纤水听器往返各25 km的传输系统中，隔离器对RB产生的相位噪声抑制最大达20 dB，PGC技术对DRS噪声的抑制最大达10 dB。在同时抑制RB和DRS后，50 km光纤传输系统中相干瑞利散射噪声的影响基本消除。

提出了一种光子晶体波导与随机介质相结合的特殊型波导的设计方法。基于光子晶体波导模型，建立了ZnO随机介质作为线缺陷的光子晶体波导模型，采用时域有限差分(FDTD)法分析了ZnO随机介质的加入对光子晶体波导系统的频率特性、时域特性及增益特性的影响，并且与纯随机介质系统和含有线缺陷的光子晶体波导系统进行对比。分析结果表明，当在光子晶体波导的缺陷层引入ZnO随机介质时，随机介质使得光在缺陷处振荡并得到放大，局域化程度比纯随机介质系统和纯光子晶体波导系统更高；且光与随机介质的相互作用使得光在波导中时间延长，激光阈值降低。这种光子晶体波导可用于制备可嵌入到集成光路领域和低阈值的微型激光器。

用高温熔融法制备了Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃(TeO2-ZnO-Na2O)，根据测量得到的吸收光谱，应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品中Ho3+离子的强度参数Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等各项光谱参数。同时，测量得到了不同Ho3+离子掺杂浓度下玻璃样品的荧光发射谱。结果显示，在808 nm抽运光激励下Tm3+/Ho3+共掺碲酸盐玻璃样品发射出较强的2.0 μm中红外荧光。分析表明，较强的Ho3+离子中红外荧光来自于Tm3+/Tm3+离子间共振的能量传递过程，以及Tm3+/Ho3+离子间基于零声子和单声子辅助非共振的两部分能量传递过程。由此进一步计算得到了Tm3+/Tm3+、Tm3+/Ho3+离子间的能量传递微观速率、临界半径和声子的贡献。最后，计算分析了Ho3+5I7→5I8能级间跃迁的2.0 μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数。研究表明，Tm3+/Ho3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为2.0 μm波段中红外固体激光器的潜在增益基质。

采用紫外脉冲激光沉积技术和高低温沉积工艺，在LaAlO3(100)平衬底及倾斜衬底上成功制备了c轴取向的(Bi,Pb)2Sr2CaCu2O8[(Bi,Pb)-2212]薄膜；研究了在倾斜LaAlO3(100)单晶衬底上生长的(Bi,Pb)-2212薄膜激光感生热电电压信号与沉积条件及入射激光能量的关系。为避免(Bi,Pb)-2212薄膜被激光剥蚀或蒸发，还初步研究了MgO保护层对(Bi,Pb)-2212薄膜激光感生电压信号的作用，结果表明MgO层能够显著增强激光感生热电电压效应。

在不同的沉积温度下，用热蒸发方法在熔融石英(JGS1)上制备了LaF3单层薄膜。分别采用分光光度计测量了薄膜样品的透射率和反射率光谱，反演得出薄膜的折射率和消光系数；采用原子力显微镜(AFM)观察了样品的表面形貌，并通过表面粗糙度计算得出总积分散射损耗；采用X射线衍射仪(XRD)测试了薄膜的晶体结构，由衍射谱图拟合得到衍射峰的半峰全宽，进而计算出薄膜晶粒的平均尺寸。实验结果表明，随着沉积温度的升高，LaF3薄膜的结晶状况明显变好，晶粒尺寸逐渐变大，膜层变得更加致密，薄膜的光学常数和折射率不均匀性均呈线性变化。沉积温度的增加对薄膜表面粗糙度的影响不明显，散射损耗在光学损耗中所占比例较小，所以光学损耗的变化主要由吸收损耗引起。

阐述了基于相位差异(PD)的波前传感技术的基本原理，针对该技术的目标函数变量多、非线性程度高等特点，提出了基于遗传算法的相位差异技术。开展了利用相位差异技术实现离轴三反光学系统在不同装调阶段的波前检测，结合干涉检验方法设计了针对扩展目标的相位差异高分辨率成像和相位估计对比实验。通过定量移动高精密平台获得焦面和离焦图像，并将解算的波前图与干涉仪的检测结果进行定量比对，验证了相位差异技术提高成像质量和正确解算波前相位信息的能力。实验结果表明，对于粗装调的光学系统，估算的波前和干涉检验结果偏差的均方根(RMS)值仅为0.0329λ；对于装调完成后的系统，相位差异技术的检测偏差RMS值小于0.013λ。

为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求，研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板，为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准，完成对被校系统电视轴和红外轴之间的平行性检校；采用CCD系统完成分划板十字线和靶纸上激光光斑的采集，并利用数据处理系统检测出分划板十字中心与激光光斑中心位置的偏差量，完成对被校系统激光光轴与可见光轴之间的平行性检校。利用高精度光学角规对所研制的检校系统进行了标定，精度可达亚秒级。实验结果表明，该检校系统测量电视轴与红外轴之间平行性标准不确定度为2″，检校激光瞄准轴与发射轴平行性标准不确定度为5″。

为补偿捷联姿态测量系统中光纤陀螺因外界干扰引起的高频噪声和强漂移，提出一种基于第二代小波变换和灰色Elman神经网络融合的误差建模和补偿方法。采用Allan方差法分析了在外界干扰下的光纤陀螺输出信号，利用第二代提升小波单独重构的方法分离出陀螺误差模型中的漂移误差和白噪声，灰化漂移误差数据后建立了Elman神经网络模型并进行了补偿。实验结果表明，相较于传统的灰色理论模型和单一的Elman神经网络模型，新算法有效滤除了白噪声，并将预测模型的精度提高到96%以上，证实了模型的有效性。

在结构光三维轮廓测量系统中，对参数的标定是测量的首要关键技术，但投影仪参数的标定目前还存在着标定精度低等问题。提出了一种简便、高精度的投影仪标定方法，该方法通过投影圆点图案到一块本身带有圆形标志点的平板上实现。根据射影变换原理建立投影仪图像和摄像机图像的基本对应关系，然后对基本对应关系的误差使用二元四次函数拟合并进行补偿的方法建立两者的准确对应关系，进而获得平板上圆形标志点在投影仪上的准确图像坐标，完成投影仪标定。仿真和实验结果表明，提出的投影仪标定方法有较高的精度，其中实验验证投影仪标定误差最大值小于0.1 pixel，有效值小于0.03 pixel，系统测量精度可达0.06 mm。

加工制作了一种液芯变焦柱透镜，并利用这种柱透镜精确测量液体的折射率。在空心的柱透镜内注入待测液体，通过测量液芯透镜的焦距，根据焦距和折射率之间的关系，计算出液芯介质的折射率。此方法有效地提高了折射率测量的灵敏度，减小了测量系统的景深。选取20×显微物镜可实现液体折射率在1.3~1.642范围内的精确测量，单次测量误差小于0.0002。对透镜折射率灵敏度曲线以及测量系统景深曲线的分析表明，增加折射率灵敏度和测量系统的有效数值孔径，可以进一步提高测量的准确度。

为了实现大尺寸空间异面直线夹角检测系统的现场标定，提出了基于待测对象的现场标定方法。结合一个具体的工程实例介绍了系统的测量方法，针对系统内部机器视觉子模块的测量对象提出了适于现场快速实施的标定策略。分析了影响系统检测精度的各项误差源，给出了系统标定板的设计加工方案。研究了系统的框架设计和标定板布局的合理性。设计了标定环节的数字图像处理流程，并给出了各个步骤的处理结果。实验结果表明，在光照条件为355 lx的情况下，采用所提出的标定方法使视觉检测系统的误差均值由0.065123°缩减为0.00219°，补偿效果满足要求，系统对于间隔7 m的异面角度的标准测量不确定度为0.114°。

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度，对已有的一种算法进行多方面改进，采取区域不等分措施，使得区域信息完整、准确再现；针对不同区域的噪声及欠采样情况，分别采取不同的相位展开算法；对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证，结果表明，改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开，也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。

利用三维全矢量时域有限差分法(FDTD)数值模拟了一种波导间隔金属条高度小于金属层厚度的表面等离子体激元(SPP)定向耦合器，并分析了其在基模传输时的模式场分布和能流密度分布，讨论了耦合长度、最大转移功率与间隔金属条高度的变化关系。结果表明，波导内沿纵向的能流密度在靠近间隔金属条部分的强度更大，有助于提高波导间耦合效率，并且当减小间隔金属条的高度时可以有效缩短定向耦合器耦合长度。这种亚波长定向耦合器结构可以应用在基于表面等离子体激元的集成光路中。

采用光场的一阶矩和二阶矩作为评价参数，研究了偏振部分相干激光波束在斜程湍流大气传输中的漂移效应和扩展效应。根据推广的惠更斯菲涅耳原理，以椭圆偏振部分相干激光波束为研究对象，推导了斜程传输情况下波束的重心坐标、扩展半径和扩展角的表达式，数值分析了偏振波束两正交分量的相位差、方向角、波长、初始束腰半径和接收机高度对波束漂移及扩展的影响。结果表明，在确定的斜程传输距离和接收机高度下，随着偏振波束两正交分量相位差的增大，漂移效应先增大后减小，在确定的斜程传输距离下，接收机高度越高,波束的漂移效应和扩展效应越小。

在建立口径为200 mm，波长为1550 nm的全光纤型激光相干雷达探测系统的基础上，展开对运动目标微多普勒效应的实验研究。对实验获取信号进行频谱分析和时域频域联合分析的结果表明，时间频域联合分析方法可有效地提取运动目标的微多普勒效应特征，从而得到目标在20~2000 Hz的振动特征。利用这些特征可区分和识别不同运动目标，为目标的探测、分类和识别提供了一条有效的途径。

针对机载双波长偏振激光雷达的技术特点，结合搭载遥感飞机的基本性能，分析了激光雷达的设计方法；仿真计算了激光雷达的配置参数；解决了激光雷达应用于航空平台的一些关键技术。通过实验取得了初步的结果，地基实验表明，激光雷达达到设计指标要求的探测能力。初步的飞行实验结果表明，激光雷达采用的关键技术符合航空平台关于体积、重量、功耗以及环境适应性的要求。利用激光雷达的主动探测能力，结合机上同时搭载的被动遥感仪器，将实现国家关注的大气成分及其环境要素的科学实验研究目标。

空间光调制过程是空间编码压缩光谱成像方法中影响光谱成像数据保真度的重要环节。为拓展现有压缩光谱成像空间光调制的编码种类，揭示其与成像数据保真度的关联规律，针对压缩光谱成像中的编码调制效应展开研究。基于成像系统物理模型，拓展现有二值化编码振幅调制方法，开展非二值化连续型编码振幅调制研究，进而验证相位型调制方法的施用方法，以全波段图像均方根差作为评价成像数据保真度的参数，量化各类编码调制方法与成像数据保真度的关联。构建具有特定空间特征和谱线特征的仿真场景，实施压缩光谱成像仿真实验，比对六类空间编码调制效应下的成像效果，验证非二值化振幅编码调制的施用可行性及相位型空间光调制对提高此类成像方法数据保真度的有效性。

当激光入射到正弦光栅时，会产生0级和±1级衍射谱线，通过测量衍射谱线的分布，可获得入射激光的波长及方位角信息。为了实时探测激光光源的波长和方位角，设计了一种基于正弦光栅的凝视型激光探测告警系统。介绍了系统的工作原理，推导了激光波长和方位角的计算公式，并对系统的探测精度进行了数值模拟研究。分析了光栅常数和柱面镜曲率半径对系统探测能力的影响，并且给出了相关函数。实验结果表明：当光栅常数为1/500 mm、柱面镜曲率半径为20 mm时，系统可实现对波长为320~1100 nm、视场角为±20°范围内激光源的实时探测，波长分辨率可达到10 nm，角分辨率可达到1°。

研究了基于双折射晶体的非“三明治”结构的分区光瞳滤波器在低数值孔径聚焦系统中的光学特性。以内区为玻璃和外区为双折射晶体的两区光瞳滤波器为例，给出了此类光瞳滤波器光瞳函数的精确表达式。结合标量衍射理论，数值模拟了其光学特性。结果表明，通过旋转光瞳滤波器可以实现系统焦平面上横向光学超分辨的连续调节，同时可以扩展焦深。这种滤波器较现有的基于双折射晶体的光瞳滤波器具有更高的光能利用率，并且其可调性更方便于实际应用。

根据三原子CO2分子的电子结构，建立了双电子一维模型，采用对称分裂算符法求解含时薛定谔方程，计算了CO2分子模型体系在800 nm波长脉冲激光激发下的高次谐波(HHG)谱。结果发现，该模型计算量适中，可很好地描述CO2分子的HHG谱性质，用于激发HHG的激光脉冲宽度对HHG谱性质影响很大，多正电中心导致HHG谱呈现干涉相消现象。

根据随机微分与噪声信号处理的内在联系，对相位噪声信号进行了系统的分析。建立了相位噪声通过滤波器后所满足的福克尔普朗克方程，利用群移傅里叶变换(MGFT)给出了方程的解，得到了相位噪声幅度和相位的联合概率密度函数。

提出了一种适用于星载量子密钥分发的偏振无关精跟踪反射结构，反射结构利用旋光晶体和两面材质相同的反射镜实现偏振态的自动补偿。仿真结果显示，普通的反射镜对于偏振态的影响极大，从量子误码率上来看，折射率为1.52的单面精跟踪反射镜将引入40%左右的误码率。而旋光双反射结构最大仅引入了0.25%的量子误码率，特别是在零偏转附近的量子误码率趋近于零。