由于单管半导体激光器比半导体激光线阵、叠阵具有更好的光束质量及散热特性，因此更适用于光电干扰光源。针对于电荷耦合器件(CCD)光谱响应曲线特征，采用808 nm单管半导体激光器为光源，将24只单管半导体激光器分组集成，通过空间合束和偏振合束以提高其输出功率密度，采用自行设计的光学系统对光束进行扩束聚焦，耦合进芯径为300 μm，数值孔径0.22的光纤中，所有激光器都采用串联方式，在8.5 A电流下通过光纤输出功率为162 W，耦合效率达到84%。

激光惯性约束聚变(ICF)装置中靶场编组站镜箱内的温度控制是实现光学元件最小变形，保证光束质量的重要环节。建立靶场编组站镜箱数学和物理模型，采用流体动力学分析软件对靶场编组站镜箱内温度场分布进行了数值模拟，计算结果与实测结果吻合。分析了不同鼓风速度v及鼓风角度θ对镜箱内温度场分布的影响及稳定时间，结果表明鼓风速度越大，镜箱内温度场趋于稳定越快，而风速v大于1.3 m/s后，稳定时间的减小不明显；鼓风角度对镜箱内温度场稳定影响较大，有最佳值。当鼓风速度v为1.3 m/s，鼓风角度θ为20°时镜箱内温度场稳定时间最短，为77 min。且在鼓风机关闭后32 min内，镜片温差在允许范围内，最大值为0.009 K。

从理论上研究了n型分布布拉格反射镜(n-DBR)的反射率对器件阈值电流、输出功率以及转换效率的影响，得出了最佳反射率。在此基础上研制了垂直腔面反射激光器(VCSEL)单管和阵列器件，采用波形分析法对VCSEL器件的功率进行了测试。在脉冲宽度60 ns，重复频率100 Hz条件下，500 μm口径单管器件在注入电流为110 A时，峰值输出功率达102 W，功率密度为52 kW/cm2，4×4、5×5阵列器件在100 A时，功率分别达到98 W和103 W。对比了单管器件在连续、准连续和脉冲工作条件下的输出特性和光谱特性，连续和准连续条件下激射波长的红移速率分别为0.92 nm/A和0.3 nm/A，6 A时的内部温升分别为85 ℃和18 ℃，而脉冲条件下激射波长的红移速率仅为0.0167 nm/A，6 A时的温升为1.5 ℃，远小于连续和准连续的情况，这也是器件在脉冲条件下能得到很高输出功率的主要原因。

高功率激光器中，金属颗粒作为元件表面污染的一种，对熔石英元件寿命的影响早已得到关注。为了定量得到金属颗粒对熔石英元件损伤阈值的影响，在中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜中心的标准损伤测试平台上，对未被污染的以及被3种不同金属颗粒(Al、Cu、Fe)污染的熔石英元件的损伤阈值进行了测量。研究发现，被金属颗粒污染的熔石英元件，损伤阈值会降低为原来的20%～30%；吸收系数高的金属颗粒更容易诱导损伤，损伤形貌与未污染的熔石英损伤形貌也有很大的差别；离线观测样品形貌，可以从微观的角度观察到损伤的概率行为。参考损伤的爆炸模型，粗略地模拟了温度随时间的变化。

为了在制作垂直腔面发射激光器(VCSEL)时选择合适的氧化孔径尺寸，以获得较好的光束质量和较高的输出功率，对具有不同氧化孔径的单管器件的热特性进行了实验研究。通过控制氧化时间，制作了氧化孔径分别为415、386、316 μm的单管器件，台面直径和P型接触电极直径均为450 μm和400 μm。针对3种器件在室温连续工作条件下不同的输出特性，对它们的热阻进行了实验测量，发现氧化孔径越小时器件热阻越大。通过对比电流、波长及温度的关系，得到了由电流引起的自热效应给3种器件带来的温升情况。注入电流为1 A时，氧化孔径为415 μm的器件温度为32.4 ℃，氧化孔径为386 μm的器件温度为35.2 ℃，氧化孔径为316 μm时，器件的温度高达76.4 ℃。

建立“Smile”效应条件下半导体激光阵列近、远场模型，将光纤近场扫描法与高斯光束传输理论相结合，从理论和实验上证明了“Smile”效应值的大小与分布形态共同决定半导体激光器阵列快轴方向实际输出光束质量，获得了不同“Smile”效应条件下半导体激光阵列快轴方向光束参数积Kf值。

用于抽运钛宝石的电光调Q Nd:YAG激光器会出现自锁模调制，导致峰值功率不稳从而损伤钛宝石晶体，为了抑制这种自锁模调制，分析了产生该现象的原因，研究了谐振腔内插入法布里珀罗(F-P)标准具的技术方案。实验采用单个厚度20 mm，膜层反射率60%的标准具，有效抑制了该Nd:YAG激光器的自锁模调制，实现了脉宽约70 ns，脉冲能量约600 mJ的1064 nm激光的稳定输出，既避免了引入较大的插入损耗，又防止了对F-P标准具膜层的损伤。分析认为单个厚度合适、膜层反射率不太高的标准具可有效抑制Nd:YAG激光器自锁模现象的原因在于:标准具一个透射峰半峰全宽(FWHM)内理论上虽有约5个纵模，但偏离透射峰中心的纵模损耗较大，使得单个透射峰内实际起振的纵模可能只有1个；激光器的增益线宽内虽存在标准具的多个透射峰，但起振纵模因不相邻避免了形成相位锁定。

实现了一种单端光纤耦合的高重复频率、窄脉冲、窄线宽及高效率的主动声光调Q全光纤脉冲光纤激光器。该光纤激光器基于光纤光栅与平面镜组合而成的线性法布里珀罗(F-P)腔结构，采用激光二极管与(2+1)×1抽运耦合器形成后向抽运，并利用单端光纤耦合声光调制器(AOM)实现了全光纤化结构的脉冲掺镱双包层光纤激光器。调Q声光开关工作在一级方向，反向输出调Q脉冲，重复频率20~100 kHz可调。在重复频率50 kHz、抽运功率5.7 W下系统获得了输出激光功率2.64 W、单脉冲能量528 μJ、脉宽56 ns、峰值功率943 W的稳定的高效率、窄线宽的窄脉冲，中心波长在1080 nm左右，线宽为0.06 nm，光光转换效率高达46%。

报道了一种具有高脉冲稳定性的100 kHz皮秒脉冲再生放大装置。该放大装置采用激光二极管(LD)端面抽运的Nd:YVO4晶体作为增益介质，RTP晶体作为电光晶体。再生腔的腔型为对称W型，总长1.8 m。分析了皮秒脉冲在再生放大腔中往返次数和再生腔损耗对放大脉冲倍周期分叉现象以及稳定放大时输出功率的影响。抽运功率为30 W时，通过选取最优的往返次数获得了功率为5.3 W的高脉冲稳定性的再生输出，脉冲稳定性均方根(RMS)值小于2%。放大后皮秒脉冲脉宽为13.78 ps，脉冲峰值功率3.84 MW，再生腔输出的光束质量因子M2≤1.5。

研究了生长温度和中断时间对AlGaInAs/AlGaAs量子阱外延质量的影响，并使用金属有机化合物汽相沉积(MOCVD)外延生长了AlGaInAs/AlGaAs量子阱和852 nm半导体激光器。通过使用反射各向异性谱(RAS)和光致发光谱在线监测和研究了AlGaInAs/AlGaAs界面的外延质量。研究结果表明高温生长可以导致从AlGaInAs量子阱层到AlGaAs势垒层的In析出现象。通过优化生长温度和在AlGaInAs/AlGaAs界面处使用中断时间，可以有效抑制In析出，从而获得AlGaInAs/AlGaAs陡峭界面。使用优化后的外延生长条件，外延生长了整个852 nm半导体激光器，使用RAS在线监测了激光器的外延生长过程，可以有效地分辨出不同外延层和生长阶段。

研究了多种非共线结构下基于周期极化铌酸锂晶体的皮秒脉冲光参量放大器的调谐带宽和参量带宽特性，确定了当能够获得大且稳定的调谐带宽时应使用的最佳非共线结构、抽运光波矢和晶体光栅矢量间的最佳非共线角θ以及最佳极化周期，同时给出了用于计算不同温度下周期极化铌酸锂晶体的最佳极化周期的数学公式。此外，通过对相位失配进行泰勒级数展开，分别得到了保留一阶、二阶和三阶导数项时的参量带宽计算公式，随后将利用这些公式和相位失配表达式计算得到的参量带宽进行了对比，进而分析了高阶导数项对参量带宽的影响。在此基础上提出了一个用于最大化光参量放大过程的调谐带宽和参量带宽、确定非共线角α和工作温度等最佳工作参数的可行方案。

根据神光Ⅱ三次谐波转换中的各种现象，分析了晶体中高频周期相位调制的影响。目前国内大口径KDP晶体在中高频段存在强烈周期性相位调制，相位调制周期约20 mm，调制幅度约35 nm，导致三次谐波近、远场产生明显的强度调制，实验测得三倍频的近场周期条纹对比度在0.1~0.3之间，周期约12 mm，理论分析该周期相位调制导致光束下游元件产生自聚焦风险明显增大，并且会引起三倍频远场畸变分裂，可聚焦能力下降。中高频段的周期调制可能来自于晶体加工过程中真空吸附，需要进一步实验判断并在加工中消除周期性的相位扰动。

基于YCOB晶体中三波耦合方程理论模型，在抽运光波形和能量、晶体长度相同的条件下，研究信号光的时间波形对光参变啁啾脉冲放大(OPCPA)光谱和转换效率的影响。计算过程中，抽运光和信号光能量分别为45 J和500 mJ，光斑直径分别为60 mm和50 mm。抽运光脉宽取3 ns，信号光脉宽为1.2 ns。数值结果显示，信号光放大后的光谱和转换效率与输入信号光的时间波形有关。1阶高斯型脉冲光谱的半峰全宽(FWHM)得以展宽，由原来的36 nm展宽为放大后的61 nm，2阶超高斯脉冲频谱展宽为47 nm，高斯脉冲的阶数越高，谱宽展宽越小，5阶和5阶以上的高斯脉冲光谱不再展宽，几乎保持原来36 nm不变；1阶高斯脉冲的转换效率最高，达到32%左右，2阶高斯脉冲只有25%，8阶以上转换效率基本变化不大，约为19%。信号光脉冲时间特性对OPCPA的光谱输出和转换效率产生很大的影响。

为获得米量级以上的大口径光栅，光栅拼接技术已被公认为是一种经济可行的方法。而在光栅拼接中，光栅拼接稳定性的控制是核心问题之一，因此，在较高拼接精度的要求条件下(错位误差在纳米量级，角度误差在亚微弧度量级)，寻求有效合理的比例积分微分(PID)闭环控制算法显得异常重要。将基于BP神经网络的整定方法应用到PID控制中，将传统的用零初态时过程加入单位阶跃输出的第一个值用计算符号函数值来代替，实现了单神经元自适应PID控制；在此基础上，为了改善系统响应初期的上升时间，采用变化神经元比例系数的值来代替常量K值的学习算法。通过仿真分析表明，提出的控制算法使系统响应具有好的快速性的同时又不会产生大的超调量；实验结果也表明改进的控制算法能保证其光栅拼接误差控制精度。

为了减小激光陀螺中朗缪尔流导致的误差，研究了在阴、阳极之间增加旁路管对放电管朗缪尔流的控制作用。采用气体辉光放电理论，通过改变旁路管半径、放电电流和气体压强，计算了多种情况下放电管的朗缪尔流形。结果表明，上述3个参量的改变都会导致朗缪尔流形的改变，更为重要的是，完全可以将放电管中基模截面上的平均朗缪尔流速调整为0。该发现很好地解释了激光陀螺相关研究中未能解释的一些实验现象，对减小激光陀螺中朗缪尔流零漂从而进一步降低激光陀螺的温度敏感性具有一定的意义。

为了提高选区激光熔化(SLM)成型悬垂结构的质量，从调节成型方向和能量输入入手研究悬垂结构的计算机辅助工艺参数优化。以减小零件模型整体难成型悬垂面的面积为目标，以零件模型非成型方向的两个旋转角度为优化变量，建立成型方向的优化模型，并基于遗传算法实现优化模型参数的求解。通过遍历零件模型中的所有三角面片，建立倾斜角静态查找表，并在成型时查表实现能量输入的实时调节。实验结果表明，经成型方向优化，零件模型难成型悬垂面的面积从555.12 mm2减小为16.211 mm2，所需支撑数量明显减少；成型后所得零件无明显悬垂物和翘曲变形，成型质量明显改善。

脉冲激光烧蚀高定向热解石墨(HOPG)是制备富勒烯、碳纳米管等碳纳米材料的重要方法之一。研究和认识飞秒脉冲激光烧蚀高定向热解石墨的超快物理过程，可以为探索飞秒激光烧蚀制备各种碳纳米材料提供重要的实验和理论基础。利用抽运探测技术记录了0.33~20 J/cm2不同激光能流下50 fs激光脉冲烧蚀高定向热解石墨在0~9 ns时间窗口内的超快动态过程，并且比较分析了烧蚀高定向热解石墨和烧蚀铝靶的差别。实验发现，随着入射到高定向热解石墨表面的激光能流从20 J/cm2下降到0.33 J/cm2，光热机制导致的物质去除逐渐减少，光机械机制的应力释放导致的大颗粒物质喷射逐渐成为主要的物质去除过程。分析表明，靶材的吸收系数是导致高定向热解石墨和铝靶烧蚀动态过程不同的主要因素。

为研究不同应变速率下激光喷丸对6061-T6铝合金力学性能的影响，对标准拉伸试样进行单面和双面激光喷丸强化处理，随后在0.0001~0.1 s-1 4种连续应变速率加载条件下，对未喷丸、单面喷丸、双面喷丸3组试样进行了力学性能测试，同时测试了试样表面残余应力，分析了喷丸前后材料表面粗糙度变化及其对延伸率的影响，探讨了激光喷丸后力学性能变化的微观机理。结果表明，抗拉强度(UTS)及屈服强度随应变速率的增加而增大，延伸率随应变速率的增加略微减小；与未处理试样相比，单面激光喷丸后，铝合金的抗拉强度及屈服强度得到小幅提高，延伸率大约降低了1%；双面激光喷丸后，铝合金抗拉强度最大提高了10.8%，屈服强度最大提高了12.5%，延伸率降低了2%左右。激光喷丸区域晶粒得到细化，位错密度得以增加，6061-T6铝合金的力学性能得到改善。

激光表面织构(LST)是一种广泛应用的表面微造型方法，然而其主要缺点是消融过程会导致材料熔化、断裂以及改变表面微观组织。基于激光冲击强化(LSP)技术在Al7075表面开展微凹坑造型研究，其特点是既能克服激光表面织构的缺点，又能继承激光冲击强化的优点。使用AxioCSM700真彩色共聚焦扫描显微镜和Vecco WYKO表面形貌仪观察微凹坑的几何形貌，用HXD-1000TMSC/LCD MH-VK双压头显微硬度计测量微凹坑的内部以及周围表面的硬度。实验结果表明，微凹坑的直径和深度随激光的脉冲能量、冲击次数、离焦量、约束层K9玻璃厚度的变化呈现一定的变化规律；微凹坑的影响区域，沿着凹坑径向方向硬度逐渐增加，中心位置硬度最大，这有利于提高材料的抗磨损能力。

采用CO2激光器对1.6 mm厚的B340/590DPD+Z镀锌钢板间添加不同量铜粉进行了激光搭接焊。基于光谱仪采集的焊接等离子体光信号，分析添加铜粉对焊接过程产生的等离子体光信号的影响，以及焊接气孔与等离子体光信号的关系。焊后采用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对焊缝截面扫描，检测铜元素的平均含量及气孔内壁主要元素的分布变化。研究结果表明，添加铜粉较未添加铜粉激光搭接焊时，等离子体温度振荡显著降低，平均温度下降约5000 K；气孔内壁存在着铜锌固溶体合金，且焊缝中的气孔缺陷与CuI324.8 nm谱线强度存在着关联。此结果为镀锌钢添加粉末激光焊接监测提供了理论依据，并为等离子体控制技术提供了一种新的方法。

5类白细胞的识别与分析在临床医学和生命科学研究中有着极其重要的应用意义。近年来数字相位显微技术在红细胞的显微观察方面得到了突破性的发展。而白细胞由于其光学相位体结构的特殊性，相位显微方法的应用存在着一定困难。分析了5类白细胞的光学特征，建立了光学模型，并应用虚拟仿真技术研究了其相位分布特征，通过相位分布特征与白细胞类别关系的分析，发现白细胞在相位成像过程中，相位分布特征不仅仅由干涉而成，而且与细胞核的散射相关，但是存在着一定的可确定性。

发展了一种基于光学相干层析(OCT)散斑的流速测量方法。与传统激光散斑信号相似，样品中某一点处OCT信号随时间的波动与该处散射颗粒的平均速度有一定的依赖关系。通过对OCT信号的滤波和解调，得到OCT散斑波动信号，再对该信号进行傅里叶变换，得到散斑信号的频谱分布，然后依据频谱分布中高低频分量比值(HLR)与流速间的定量关系，就能确定样品中的流速分布。基于OCT散斑强度信号而非相位信息的流速测量方法，实验研究了HLR与流速间的关系，并给出了毛细玻璃管模型的流速分布图像。

高空间分辨率的共聚焦显微拉曼光谱技术从分子水平上提供了生物分子成分和结构的指纹性信息。以鼻咽癌细胞株C666-1、CNE2和正常鼻咽细胞株NP69为对象，利用拉曼光谱探索和分析癌细胞株与正常细胞株之间的差别。结果表明：谱峰比I1449/I1657(1.10)可以准确地将鼻咽癌与正常鼻咽细胞株分成两组，这一结论与相关支气管癌组织的报道结果一致；此外，采用主成分分析方法说明3种细胞株的拉曼光谱之间存在统计学差异，并以线性判别分析方法对其进行统计划分，灵敏度和特异性分别达到90%和100%。这些结论可以为拉曼光谱技术用于NPC的临床诊断提供依据，并有可能为鼻咽癌的早期诊断提供有益参考。

对肿瘤裸鼠血清进行显微共聚焦拉曼光谱测量，并将血清的普通拉曼光谱与以金纳米颗粒为基底的表面增强拉曼散射（SERS）光谱进行对比，结果表明金纳米粒子作为活性基底对裸鼠血清具有显著的拉曼增强作用，在很多常规拉曼光谱中未能检测出的信息在SERS光谱中得以体现。这源于血清中的物质与金纳米颗粒之间的化学吸附和相互作用，使得微量样品也能够通过SERS光谱来反映出血清中各种蛋白质、脂类、糖类、核酸以及其他成分的分子结构等信息。血清中各种成分的信息可以反映体内各种细胞和组织的生理代谢及病理变化，血清的SERS光谱将为疾病的诊断和治疗提供一种有效手段。

提出一种基于内全反射微环和光子晶体带隙相结合的混合结构空气孔型二维三角晶格光子晶体光分插滤波器，通过压缩及移位围绕线缺陷波导的上下两排光子晶体阵列，实现空气孔型线缺陷波导单模的有效调控，进而影响信道的下路效率，并且利用二维时域有限差分法系统分析不同波导宽度以及不同移位量δ时滤波器的下路效率。模拟计算表明，当波导宽度为0.83晶格常数，耦合强度为0个晶格常数，移位量为0.5个晶格常数，信道波长为1464 nm时，下路效率为-0.11 dB，品质因子Q为1100；当波导宽度为0.83晶格常数，耦合强度为1个晶格常数，移位量为0个晶格常数时，下路效率为-0.89 dB，品质因子Q为2100。

利用塑料光纤作为传感和传光器件，以高亮度经正弦信号调制的蓝光LED为光源，基于倏逝波吸收原理进行葡萄糖浓度传感。实验研究了U形、双锥形、螺旋形传感头对不同质量浓度葡萄糖溶液的传感特性，实验结果为螺旋形传感头的灵敏度最高。螺旋形传感头的透射光功率与葡萄糖质量浓度之间呈线性关系，线性系数为0.986，系统的灵敏度为0.1 μg/mL。实验还对螺旋形传感头在质量浓度分别为0 mg/100 mL和25 mg/100 mL葡萄糖溶液中透射光功率的重复性进行了测试，在5个循环内实验结果具有重复性。

理论和实验研究了调Q光纤激光脉冲抽运基于氢气填充空芯光子晶体光纤气体腔的全光纤型气体拉曼光源的特性。抽运光脉冲波长为1064.7 nm时，产生的Stokes频移光波长为1135.7 nm。理论和实验结果均表明，产生的Stokes频移光脉冲宽度远小于抽运光脉冲，并且，Stokes频移光脉冲宽度随抽运光脉冲能量的提升而增加。此外，减小抽运光脉冲宽度，可以降低拉曼阈值抽运能量、提高Stokes频移光的转换效率。在重复频率为5 kHz、脉冲宽度为125 ns的调Q光纤激光脉冲抽运下，实验测得拉曼阈值抽运能量和拉曼阈值点处转换效率分别为2.13 μJ和9.82%。

准正交空时分组编码(QOSTBC)是一种正交空时编码的变换编码结构，将时间分集和空间分集相结合，具有高效的分集利用率和编码效率。QOSTBC是解决大气湍流对光通信影响的有效手段之一。在研究了大气信道特性的基础上，提出一种基于QOSTBC结构和空间分集光通信系统的信道模型；介绍了QOSTBC原理，分析了系统的信道容量和误码率(BER)；利用蒙特卡罗仿真比较了采用空时分集编码与未使用分集编码系统的容量及BER的情况。结果表明，使用QOSTBC系统的信道容量随发射天线数增加而递增，误码性能得到有效改善。QOSTBC与Alamouti编码系统相比系统信噪比节省约9 dB，说明该系统具有编码所提供的良好信道容量和误码性能，能够有效地抑制大气湍流对光通信所产生的光强起伏影响。

分析并实验验证了一种全光纤锁模激光器结构的全光时钟提取方案。方案中，采用高非线性光纤(HNLF)替代传统结构中的半导体光放大器(SOA)，利用光纤中的交叉相位调制(XPM)效应实现腔内的非线性调制，避免了以SOA作为非线性光调制器件的锁模激光器全光时钟提取方案中，由于载流子恢复时间较长从而限制工作速率的缺点，以达到突破“电子瓶颈”的目的。理论分析了光纤中交叉相位调制的特性以及环形锁模腔的时钟提取原理，并通过实验，从40 Gbit/s的光归零码(RZ)信号中提取出了高质量的光信号时钟。该方案可以直接在更高速率条件下工作。

采用提拉法生长Nd掺杂原子数分数为1%的高质量的Nd:Lu3Al5O12(Nd:LuAG)晶体。对晶体的光谱性能进行了表征。研究发现，Nd:LuAG晶体与相同掺杂浓度的Nd:YAG晶体均具有相似的峰形和峰位，但特征吸收峰和荧光峰均发生了1 nm的红移现象。Nd:LuAG晶体具有比Nd:YAG和NdGGG晶体更长的荧光寿命和更宽的吸收线宽。在抽运功率为900 mW的钛宝石激光器抽运下，Nd:LuAG晶体获得了420 mW的连续激光输出，斜率效率为47.5%，激光抽运阈值为22 mW。

飞秒激光与金属作用后，电子被瞬间加热，电子温度将远远高于声子温度，并逐渐将能量传递给声子，这种非平衡过程中电子和声子间传热能力由电子声子耦合系数表征。而到目前为止电子声子耦合系数是否存在尺度效应还存在争议。采用飞秒激光抽运探测法对金纳米薄膜非平衡传热过程进行了研究，利用抛物两步模型对实验数据进行拟合。通过对不同厚度的金纳米薄膜的电子声子耦合系数的比较，研究表明，电子声子耦合系数随着薄膜厚度的增加而减小。实验结果与已报道的基于电子自由程提出的理论模型所预测的变化趋势相一致。

为了适应未来红外焦平面探测器系统小型化、集成化和高精度的发展要求，采用了热蒸发方法分别在InP衬底和InGaAs探测器上实现了中心波长为1.38 μm滤光膜的片上集成。利用偏光显微镜、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)以及红外傅里叶光谱(FTIR)等实验手段研究了滤光膜的表面界面形貌和光学性能，结果显示，滤光膜为法布里珀罗三谐振腔结构，与膜系设计一致；滤光膜中心波长为1.38 μm，透射率在60%左右。对集成滤光膜InGaAs器件的电学和光学性能测试分析表明，滤光膜制备工艺对器件的电流电压特性和噪声基本没有影响；而集成滤光膜器件的响应要优于滤光膜分离器件的性能。

利用脉冲激光沉积技术在Ti6Al4V(TC4)合金表面制备了羟基磷灰石(HA)薄膜，研究了退火温度对薄膜组织和性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)等分析手段对热处理前后薄膜的表面形貌、成分和组织结构进行了分析；采用轮廓仪、接触角测量仪分别对热处理前后薄膜的表面粗糙度和润湿性进行了测量。实验结果表明，利用脉冲激光沉积技术制备的HA薄膜致密、无缺陷，主要由非晶相组成。热处理后的薄膜结晶度提高、表面粗糙度增大，Ca/P比更接近于HA，具有更好的表面亲水性。但是过高的热处理温度(700 ℃)会导致薄膜中微裂纹的出现。

为了提高基于旋转发光二极管(LED)线阵列全景三维显示系统的显示效果，建立了模拟程序。详细分析了视角串扰产生的原因：设计参数和系统误差，并模拟分析了其对显示效果的影响。结果表明通过合理地优化设计参数和控制制造精度能有效地抑制视角串扰的产生。这套模拟程序能很好地再现各个视角视图，并能模拟多种因设计缺陷和系统误差而引起的视角串扰对最终显示效果的影响，进而对系统参数进行优化设计。

波长移相干涉仪可用于大口径光学元件的测试。其移相量需经过标定方可采用定步长移相算法计算相位分布。在长腔长测试条件下，由于激光器的波长调谐控制电源的精度有限，以及环境振动、气流扰动等的影响，采用定步长移相算法求解相位分布的精度不高。在随机移相算法的基础上，提出了波长调谐随机移相算法，并将其应用于大口径波长移相干涉仪中。在对该算法进行模拟仿真，验证了算法的可行性及精度后，进行了实验研究。实验结果表明，在波长移相干涉仪中运用该方法，可以很好地解决长腔长测试条件下的相位计算问题，且与被测件的理想相位比较，精度较高。

提出一种用于在线三维检测的正交双频光栅。光栅在原单频条纹正交方向引入一高频条纹，用于提取调制度信息，完成检测过程中的像素匹配。解决了测量中像素匹配和相位计算对光栅频率要求不同的问题。同时高频条纹的引入不影响低频条纹求解相位，在相位求解过程中无需滤除高频条纹，避免了频谱滤波对相位精度的影响。模拟和实验均验证了所提方法的有效性。

应用荧光法和飞行时间(TOF)法实现了冷原子束纵向速度谱、通量及原子能态分布的在线检测。设计用于荧光收集的光学系统和机械结构，实现了焦距可微调的即插即用式荧光检测装置，实现了冷原子束检测系统的集成性和检测结果的高信噪比(SNR)。利用LabView软件实现对光电倍增管(PMT)、飞行时间法检测时序及检测激光的扫频范围等的控制，可在线得到原子束性能参数，并对数据进行平滑处理。检测结果表明，检测系统检测信号的信噪比为571(在20 ms内)。

虚光栅叠栅条纹法是一种利用单幅干涉图提取波面信息的方法，为了解决叠栅条纹的滤波问题，提出了一种基于高斯函数的空域滤波法。利用高斯函数在空域中对叠栅条纹图进行模糊处理，滤除不需要的高频分量，仅保留包含波面相位信息的低频分量。重点研究了高斯函数滤波窗口的选择和干涉图的载频之间的对应关系。该方法具有计算量小、易于选取滤波窗口的优点。对一光学平面的面形测量结果表明，利用空域滤波虚光栅叠栅法提取的波面[峰谷(PV)值为0.080λ，均方根(RMS)值为0.020λ，λ=632.8 nm]与利用Zygo GPI干涉仪的四步移相法得到的波面(PV值为0.079λ，RMS值为0.017λ)相吻合。

针对光盘调制时数据和值(DSV)需要得到有效抑制的问题，提出一种基于枚举能有效抑制DSV的方法，通过对待调制数据分段调制，枚举该段数据所有可能数据流，对各个数据流计算DSV。该方法能完全展示出一段数据的所有可能调制流的DSV特性，从而在选取合适的调制流时提供了充分完整的数据，选择出最佳的调制数据流。该方法在实验和生产线测试均完全得到验证，可以非常好地抑制光盘的DSV。

从半经典密度矩阵理论出发，建立了光抽运太赫兹波谱线竞争的双三能级分子系统模型，理论推导了抽运信号吸收系数以及太赫兹波信号增益系数的数学表达式，采用迭代法数值计算了CO2激光-9P(32)抽运重水(D2O)气体分子腔式太赫兹激光66 μm和116 μm两条谱线之间的竞争。给出了抽运功率、工作气压及激光腔长等工作条件下谱线竞争的一般规律。

利用一种新的自适应定标反演方法在有效探测高度内确定标定值，反演微脉冲激光雷达(MPL)回波信号，并同另外一台激光雷达系统在相同时间、相同地点的探测结果进行了对比。对比结果显示利用该方法得到的结果能够同大气实际情况吻合地较好。应用该算法对连续12 h的观测(共25组)数据进行批处理，结果正确反映了当时的天气状况。这说明该算法应用于MPL信号处理时具有很好的稳定性。

提出一种新颖的多层衍射元件(MLDOE)，由具有不同折射率和色散性质的光学材料构成，第一层和最后一层为高折射率低色散和低折射率高色散光学材料的组合，中间填充层为阿贝数较小的光学塑料。此MLDOE在最大光束全视场角为110°情况下，设计波段内的各个波长的衍射效率高达90%以上，可有效提高折衍混合光学系统的能量利用率，提高成像质量。