利用共振泄露型光栅反射镜的偏振选择原理，设计并制备了35层镀膜、1000 nm周期、70 nm槽深的直线型光栅反射镜，并通过微纳加工工艺制备了相应的样品。用对比法对样品进行测量，测得光栅反射镜对TE光的反射率为87%，对TM光的反射率为98%，验证了其在中心波长1064 nm处的偏振选择作用，与理论计算结果相符。使用光栅反射镜作为后腔镜，搭建了中心波长为1064 nm的NdYAG激光器，在抽运电流为20.1 A时获得了14.4 W的基横模线偏振光输出，经过实验测量，输出光偏振度可达到95.7%。

对功率比可调谐的双波长光纤激光器及其保偏光纤功率放大器特性进行研究。以中心波长分别为1030 nm和1035 nm的两对光纤光栅作为谐振腔镜，通过引入1035 nm波长激光可调节的腔内损耗，实现了功率比可调的双波长光纤激光器。以双波长光纤激光器为种子光源，建立了二级保偏光纤功率放大系统，通过控制双波长信号的功率比，研究了种子光特性对双波长功率放大的影响，获得了功率比可调的1035 nm和1030 nm双波长激光的放大输出，在双波长等幅输出情况下，最高功率达7.77 W。通过增大抽运功率或增加放大级数，可以获得更高功率的可调双波长激光输出,为今后应用于非线性光学差频产生太赫兹波提供了可能。

靶面焦斑合束数值模拟研究可为准分子激光角多路系统建设提供重要参考。首先介绍了靶面激光焦斑合束的计算方法，进而基于单束激光焦斑形态和光束指向稳定性开展了18束准分子激光靶面合束计算，给出了合束焦斑的形态及评价参数。最后，基于准等熵压缩实验的要求，研究了不同系统成像质量对激光指向稳定性的要求。研究表明：多束激光焦斑合束有利于提高焦斑均匀性；高系统成像质量需要较高的光束指向稳定性来保证合束焦斑的均匀性，否则高系统成像质量的优势得不到体现；系统成像质量较差时，光束指向稳定性处于一定范围内即可，更高的激光指向稳定性对焦斑的均匀性改善不显著。

实验研究了高功率片状放大器不接地（悬浮状态）时感应电压的变化规律，结果表明：感应电压的大小主要受到金属腔体与氙灯之间的分布电容、放大器充电电压以及氙灯数量的影响；腔体之间不产生直接影响关系。实验研究了放大器在多种接地方式下的感应特性，提出了放大器内外腔电一体化并整体接地的接地方案，并将其成功应用到了神光 Ⅱ 第9路350 mm片状放大器中，从根本上消除了放大器内部电击穿的可能性，并将放大器的感应电压降低到悬浮状态下的18%，提高了片状放大器运行可靠性和安全性，同时有助于改善放大器的紧凑性和洁净度。采用这种接地方案以来，350 mm放大器可靠运行400多发次，未出现电击穿或干扰现象。

空间光孤子在非线性光学中占有非常重要的地位，而大多数理论都是在傍轴条件下得到的，无法满足初始光束大角度入射情况的应用。利用亥姆霍兹理论研究了非局域非线性介质中的一维非傍轴空间光孤子。在强和弱非局域的两种情况下，得到了非局域非线性非傍轴方程的精确解析解。通过数值研究发现非局域程度可以影响孤子的束宽，但不影响其稳定性。反之，非傍轴系数可以影响孤子稳定性，但不影响其宽度。

报道了基于氧化石墨烯可饱和吸收体的类噪声脉冲拉曼光纤激光器。该激光器采用了一种由掺铒光纤谐振腔和拉曼光纤谐振腔构成的全光纤双环形腔结构。拉曼增益介质为长约700 m的商用硅基高非线性光纤。当半导体激光器的抽运功率为4.16 W时，得到了中心波长为1690.2 nm，重复频率为250 kHz，脉冲宽度为500 ns的稳定的脉冲激光，其信噪比为53 dB。

为了产生1064 nm单频可调谐Nd:YAG激光输出，设计了一种二极管抽运电光可调谐单频Nd:YAG激光器，采用偏振分光棱镜（PBS）和铌酸锂(LN)晶体组成电光双折射滤光片,作为激光单纵模选择元件和频率调谐元件。理论分析了其选模原理及调频原理，实验研究了1064 nm Nd:YAG激光单纵模振荡特性和调频特性。实验结果表明：这种Nd:YAG激光器能以线偏振单纵模稳定振荡，当改变加在LN晶体上的横向电压时，1064 nm单纵模激光振荡波长调谐量为0.474 nm, 相应的频率调谐量为142.2 GHz。这种电光可调谐1064 nm单频Nd:YAG激光器可广泛应用于激光干涉测量、激光雷达探测和激光光谱学等领域。

报道了外腔抽运的969 nm Sr:WO4反斯托克斯拉曼激光器的特性。利用主动调Q Nd:YAG激光器产生的1064 nm激光作为抽运源，Sr:WO4拉曼谐振腔的光轴与抽运光的传播方向偏离一个角度，实现了抽运光、一阶斯托克斯光和一阶反斯托克斯光之间的非共线相位匹配，得到了一阶反斯托克斯光和一至三阶斯托克斯光的输出，测量了输出激光的脉冲能量、时间和光谱特性。当抽运光能量为120 mJ时获得的969 nm反斯托克斯光的最大输出能量为0.74 mJ，脉冲宽度为3.9 ns。同时，获得的斯托克斯光的总能量为23.9 mJ，其中1323 nm二阶斯托克斯光的输出能量为19.6 mJ。由抽运光向斯托克斯光和反斯托克斯光转换的总效率为20.5%。

自动准直系统是确保高功率激光驱动器高效、安全、可靠运行的重要子系统之一，同时也是保证光束质量的主要手段。通过构建以太局域网并使用高性能的数字网络CCD来完成图像的获取和传输，直接将光束图像转换成数字信号并通过以太网输出，实现了光束近远场图像的网络化处理；引入高斯平滑滤波算法来提高光束近远场图像处理的误差计算精度，同时将模糊算法运用到步进电机调整过程中，使得系统准直时间大幅缩短。通过在神光II第九路装置上进行实验验证，表明系统能在5 min之内顺利完成全部调整工作，其近远场图像获取和处理精度均可达1 pixel。

提出了利用1570 nm的连续激光和1565 nm的脉冲激光混合抽运铥/钬共掺光纤获得脉冲激光输出的方案，搭建相应的实验平台，得到了混合抽运方式下的2 μm稳定脉冲激光输出。同时进行了直接增益开关方式获得脉冲输出的实验。对两种方式获得的脉冲进行了对比。实验结果表明，在相同输出功率水平下，混合抽运方式获得的脉冲激光更加稳定，能量浮动小于5%。相对于直接增益开关方式，混合抽运方式在获得更加稳定的脉冲激光输出上具有一定优势。但直接增益开关方式获得的激光输出的脉宽要小于混合抽运方式获得的激光脉宽。

采用CO2激光焊接2 mm厚Mg-9.8Li-2.9Al-Zn合金，通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)系统研究焊接接头成形、气孔裂纹缺陷、显微组织演变，并采用显微硬度测量和纵向拉伸测试焊接件的室温力学性能。结果表明,激光快速加热焊缝组织明显细化，α-Mg相增多且由母材的粗大组织转变为细针状组织，亚稳定的MgLi2Al相分解为稳定的AlLi相。焊缝的显微硬度（约105 HV）高于母材的显微硬度（约85 HV），对焊接件纵向拉伸断裂于母材，断裂后屈服强度Rp0.2为172 MPa，伸长率约为24%。

采用激光熔覆的方法在45#钢基体上制备了表面形貌良好的FeCrNiCoMn高熵合金涂层，为了研究该高熵合金涂层的抗高温软化性能，分别在550 ℃、700 ℃、900 ℃、1000 ℃、1160 ℃下对涂层进行了2 h的退火实验。用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分别研究了涂层退火前后的微观形貌、相结构及显微硬度的变化。结果表明，熔覆态涂层组织为柱状树枝晶结构，主要由面心立方固溶体（FCC）和少量体心立方固溶体（BCC）构成，其平均显微硬度为540HV0.2。550 ℃、700 ℃、900 ℃退火后涂层的组织长大不明显，900 ℃退火后涂层BCC固溶体相衍射峰变得非常明显，1000 ℃和1160 ℃退火后组织逐渐长大，相转变为单一的FCC结构。合金涂层经过不同温度退火后，显微硬度呈现先增大后减小的趋势，在900 ℃退火后，涂层硬度最高为665HV0.2，说明该合金涂层在低于900 ℃时具有良好的抗高温软化性能。

采用超快时间分辨的光学诊断技术,研究了NdYAG脉冲激光分别烧蚀熔石英样品后表面和体内的动态过程,获得了冲击波和等离子体演化过程的时间分辨图像。结果表明，在样品后表面,激光与材料作用产生了多个在体内传输的冲击波,冲击波传播到样品前表面时会发生反射;在样品体内,激光与材料作用产生了等离子通道,在激光焦点处和自聚焦处产生了较强的微爆点。实验还发现,冲击波在界面的反射波和反射剪切波强度与冲击波入射角有关,不同冲击波的传播速度不同。

为了研究磁场搅拌对激光沉积钛合金组织和性能的影响，将自行设计的旋转磁场引入到激光成形系统中，并进行了钛合金沉积成形实验。考察了不同磁场参数下试样的宏观形貌和微观组织，测量了激光沉积层的显微硬度。结果显示：磁场引起激光熔池的强烈对流，使单道沉积层的表面呈现下凹状；且在一定范围内，磁场搅拌速率越快，沉积层α片层组织越细密，硬度越大，可达440 HV0.1。表明旋转磁场加剧了熔池的对流，从而加快了其冷却速度，细化了沉积层内的片层组织，并提高沉积层的力学性能。

为提高Ti-6Al-4V钛合金的摩擦学性能，以金属陶瓷NiCr-Cr3C2和自润滑颗粒WS2复合合金粉末为原料，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备出了以硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、Ti2CS和CrS金属硫化物为自润滑相的高温自润滑耐磨复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相及显微组织结构；分别在室温、300 ℃和600 ℃时利用Si3N4陶瓷球对磨来测试涂层和基体的干滑动磨损性能，并分析了其磨损机理。结果表明：复合涂层的平均硬度为1005 HV0.2，约为基体(360 HV0.2)的3倍，从室温到600 ℃，由于增强相TiC、TiWC2和自润滑相CrS、Ti2CS的综合效应，复合涂层的摩擦系数和磨损率相比基体均显著降低，具有良好的高温自润滑耐磨性能。

目前，治疗葡萄酒色斑(PWS)等血管性皮肤病主要使用激光疗法，但治疗过程中血管的损伤机理仍不清楚，深入研究激光照射过程中血管形态的动态变化规律具有重要意义。自制了鼠脊视窗，利用CCD相机以及显微镜可视化观测Nd:YAG（1064 nm）激光照射后血管形态的动态变化，并连续观测血管直径随时间的动态变化规律。实验结果表明，在单脉冲较低能量激光照射下，血管随激光能量的增加持续膨胀，能量累积到一定值时，血管出现收缩。多脉冲激光照射血管时，血管出现膨胀、血液凝固以及血管收缩等现象。有关激光照射后血管形态动态变化的规律，为今后更好地使用近红外长波激光治疗PWS提供了参考。

研究激光针灸在不同的作用方式和参数设置下，对Ⅱ型胶原蛋白诱导的关节炎(CIA)模型大鼠血清白细胞介素1β（IL-1β）、白细胞介素15（IL-15）、白细胞介素17（IL-17）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）和皮质醇（COR）的影响。将大鼠随机分为模型组，药物组，针刺组，深部激光针灸1 mW组、5 mW组、10 mW组，表面激光针灸50 mW组、100 mW组、150 mW组，并设正常对照组，针灸穴位选择足三里和肾俞。治疗10 d后取材，采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验法（ELISA）测定血清因子水平。模型组的血清IL-1β、IL-15、IL-17、TNF-α和VEGF均较正常组显著升高，有统计学意义（均为P＜0.001），COR较正常组显著降低，有统计学意义（P＜0.001）。治疗后，各治疗组的IL-1β、IL-15、IL-17、TNF-α和VEGF均较模型组有不同程度的降低，除个别组外，与模型组的差异均有统计学意义（P＜0.05、P＜0.01、P＜0.001）；各治疗组的COR均较模型组显著升高，有统计学意义（P＜0.001）。各治疗组间相比，血清IL-1β水平在针刺组中最高，在表面激光针灸50 mW组中最低，二者差异有统计学意义（P＜0.05）；血清IL-15水平在针刺组中最高，在药物组中最低，差异无统计学意义（P＞0.05）；血清IL-17水平在深部激光针灸1 mW组中最高，在表面激光针灸100 mW组中最低，差异有统计学意义（P＜0.001）；血清TNF-α水平在深部激光针灸1 mW组中最高，在药物组中最低，差异有统计学意义（P＜0.001）；血清VEGF水平在深部激光针灸50 mW组中最高，在深部激光针灸5 mW组中最低，差异有统计学意义（P＜0.05）；血清COR水平在针刺组中最低，在表面激光针灸150 mW组中最高，差异有统计学意义（P＜0.001）。激光针灸能够有效降低CIA大鼠血清IL-1β、IL-15、IL-17、TNF-α、VEGF等促炎因子的表达水平，提高血清COR等抗炎因子的表达水平，其作用效果与激光针灸的作用方式和参数设置有关。

对于偏分复用相干光正交频分复用（PDM-CO-OFDM）通信系统，提出了两种盲相位估计算法，一种基于判决引导（DD）的方案，另一种基于判决引导和判决反馈相结合（DD+DF）的方案。随后在112 Gb/s的PDM-CO-OFDM系统中对算法进行了仿真验证，并与传统的导频辅助（PA）算法进行比较，结果表明DD算法在无需导频开销的情况下，可实现良好的相位估计性能，但对激光器线宽的容忍度较差，DD+DF算法对DD算法的相位估计性能及激光器线宽容忍度都有较高的提升，且其相位恢复结果明显优于采用五路导频的PA算法。

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器，提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案，并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理，介绍了器件综合设计考虑，并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试，加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明，该加速度计量程为±2g，带宽为600 Hz，分辨率优于10-4g,且具有良好的线性度和重复性。该 MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合，兼备了两者的优点，结构紧凑、制作工艺简单。

基于多波干涉原理，建立了基于相位敏感光时域反射计(OTDR)的光纤分布式扰动传感器（FDDS）光路系统数学模型，研究了激光器频率漂移对相位敏感OTDR定位精度的影响机理。仿真结果表明：激光器的频率漂移是导致传感器定位精度和信噪比降低的关键因素，当激光器的频率漂移分别高于25 MHz/min和30 MHz/min时，依据移动平均和有扰动减无扰动定位方法以及移动平均和移动差分算法得到的传感器信噪比低于2 dB，定位算法失效。采用频率漂移速率分别为3 MHz/min和190 MHz/min的激光器进行实验，实验结果表明：频率漂移速率为3 MHz/min的激光器通过所述的两种定位方法得到的定位误差均为100 m；频率漂移速率为190 MHz/min的激光器无法实现扰动的定位。研究结论为激光器的选型以及提高传感器的定位精度提供了理论指导。

振动主动控制是消除干扰和提高机械加工精度的主要手段之一。振动主动控制的前提是对频率在5 kHz以上微振动信号进行准确测量。针对现有光纤光栅传感器在测量高频微振动信号上存在的频率低、结构复杂、无法分布式测量等不足，采用频率调制连续波(FMCW)技术结合光强度调制，设计了一种全光纤分布式微振传感器，并通过压电换能器(PZT)微振测量实验和仿真对传感器的性能进行验证，能够分布式测量频率最高为60 kHz的微振动信号。

捕获、对准、跟踪(APT)系统是空间激光通信重要组成部分，是通信正常进行的前提与保障。对APT系统组成原理、工作原理、关键技术、系统设计、工程实现等内容进行了详细的研究，在此基础上开展室内模拟实验及野外演示验证实验。室内模拟实验跟踪精度达到2~3 μrad，表明本系统可应用在星间激光通信中。野外双端动态演示实验在飞艇船舶间进行，结果表明系统捕获概率优于95%，捕获时间小于60 s，系统跟踪精度由于受到大气湍流影响而降低，多次实验测试表明在湍流中跟踪精度达到5~25 μrad。APT系统的成功研制为空间激光通信顺利进行奠定了基础。

利用光纤布拉格光栅(FBG)构建传感器网络，结合小波变换、频谱分析和支持向量机分类算法，对碳纤维复合材料板低速冲击区域定位进行了研究。根据划分区域进行冲击试验，探索冲击区域与信号特征之间的关系。在对低速冲击信号进行小波变换去除基线干扰的基础上，采用傅里叶变换提出提取冲击信号幅频特性作为信号特征进行低速冲击区域定位识别的方法，将提取的信号幅频特性作输入、冲击区域类别作输出构建支持向量多分类机实现低速冲击区域定位识别。实验结果表明：在500 mm×500 mm×2 mm的碳纤维复合材料板上对36个测试样本进行低速冲击区域定位识别，实现33个低速冲击区域准确定位，正确率达90%以上，低速冲击定位系统的区域识别精度为40 mm×40 mm，且每个区域定位时间小于1011 ms。研究结果为碳纤维复合材料板的低速冲击区域定位检测提供了一种科学可靠的方法。

通过数值计算模拟的方法，研究激活性杂质对双重势垒光量子阱滤波器特性的调制。结果表明：无论在外垒层、内垒层还是阱层介质中掺入激活性杂质，光量子阱滤波器各通道均出现光增益放大和带宽变窄现象，而且存在不同光增益极大值和恒定带宽极小值现象。增益倍数和带宽对内垒层掺杂的响应相对外垒层的灵敏，而对多层介质掺杂的响应则比单介质层掺杂的灵敏，但不同的通道对掺杂的响应灵敏度不同。阱层掺入激活杂质时，阱中心通道对各介质层掺杂的响应灵敏度一样，但短波通道对多层介质掺杂响应比单层介质掺杂灵敏，而长波通道则相反；无论是外垒层、内垒层或阱层，对激活掺杂响应均存在相等的极限值。双重势垒光量子阱滤波器对激活性杂质的响应特性为光子晶体设计窄带宽、高品质的光学滤波和高倍数的光学放大器件提供了指导。

用传输矩阵法对含缺陷层的一维光子晶体的吸收特性进行了系统的研究。取介质层为非金属介质，缺陷层为金属介质，给出实际材料构成的光子晶体吸收率与波长的关系曲线，又对任意介质构成的光子晶体吸收特性进行了研究，即分别研究了入射角的变化、缺陷层折射率虚部的变化、介质层折射率的变化、介质层厚度的变化以及光子晶体周期结构的变化对光子晶体吸收特性的影响，得到了一些有价值的结论。通过调节光子晶体的一些参数，就可以发现这些参数对光子晶体吸收率的影响，从而为光子晶体的设计和制备提供了重要的理论依据。

基于频率波数域过滤的波场分离方法场常被用来从波场数据中提取反射波的波场，但由于检测误差的存在，该方法获得的反射波波场中噪声较多。利用高分辨率的激光超声检测，实现了铝板中超声导波波场的可视化，并将波场中相邻信号时间匹配后做差以弱化入射波，而后使用频率波数域过滤的方法对入射波进行深度过滤，对反射波波场进行有效提取。实验结果表明，利用该手段进行二次过滤提取的反射波波场轮廓清晰，所含噪声少。

目前公式法测量空气折射率大多采用Boensch等于1998年提出的改进Edlen公式，其对湿空气的修正系数是基于4个波长(644.0、508.7、480.1、467.9 nm) 并在19.6 ℃～20.1 ℃范围内测得的数据，这与当前光学精密测量多采用633 nm He-Ne激光波长且环境温度范围更大的实际情况存在矛盾，从而导致其应用时产生的误差较大。为此，提出了以相移干涉光路为基础的折射率测量实验光路，在较大温度范围内(14.6 ℃～24.0 ℃)测得了在633 nm波长下对湿空气折射率的修正系数并得到其修正公式。与文献结果比对表明其精度高于Boensch公式。该修正公式可广泛应用于633 nm激光精密测量中的空气折射率补偿。

为了研究标准激光光源近场空域测量精度，在理论方面建立了标准激光光源近场强度分布的理论模型，在实验方面提出了科学级CCD面响应非均匀性校正方案和激光近场计算算法。利用非均匀性校正后的科学级CCD和二维扫描装置，在1053 nm标准激光光源软边光阑50 mm×50 mm口径内S形扫描，通过子孔径拼接得到标准激光光源近场图像。近场分布测试结果与理论值一致，差异主要是因为离轴抛物面镜表面粗糙度与科学级CCD随机噪声产生了高频分量。对近场参数测试结果进行分析，调制度扩展不确定度为0.08(k=2)，对比度扩展不确定度为0.01(k=2)。研究结果提高了国家大科学工程激光参数测量系统近场空域测试置信度。

在光电振荡器(OEO)测距方法中，振荡频率与环路群时延关系的建立依赖于纵模阶数，纵模阶数测量误差直接影响测距精度。但是OEO频率稳定性较低，通过直接测量振荡频率和相邻纵模频率间隔所获得的纵模阶数误差较大。分析了频率漂移对纵模阶数测量的影响及测量过程中的频率漂移规律，提出一种新的纵模阶数测量方法，该方法在不改变OEO结构的基础上，利用OEO纵模等间隔分布的特点，分别测量振荡模到x阶高阶模和x阶低阶模的频率间隔后获取纵模间距，减小并补偿频率漂移造成的误差。随后建立了纵模阶数测量误差模型，并进行了1 km光纤20 GHz信号的纵模阶数测量对比实验，实验结果与误差模型相符。

为了在滤波的同时较好地保留边缘细节，提出一种基于像素点分类的激光主动成像混合滤波方法，将像素点根据其轮廓曲率进行分类，使用Lee滤波去除散斑噪声，使用模糊加权均值滤波器滤除其余混合噪声。定义一种轮廓点筛选方法，从含噪图像中提取候选轮廓点。将轮廓细化，剔除噪声引起的伪轮廓和强度较小的轮廓后，计算轮廓曲率，并根据轮廓曲率将图像上的像素点分为强信息点、弱信息点和无信息点。对于属于不同类的像素点，使用不同滤波参数的Lee和模糊加权均值滤波器进行滤波，使算法具备像素级的自适应性。实验结果表明，所提算法比Lee、Kuan和小波软阈值滤波有更好的去噪能力和轮廓细节保留能力。

针对红外图像具有目标边缘和细节模糊的缺点，提出一种双峰高斯函数规定化的变分红外图像增强算法。该方法将图像变换到梯度域，得到图像的梯度直方图,构造出一个双峰高斯函数，以此对梯度直方图的分布加以约束,用变分方法对梯度场中增强的图像进行重建以提高图像的对比度和增强目标边缘和细节信息。为了防止噪声被放大，在构造增强的梯度场时,对噪声做了幅值切割。实验结果表明，该算法无论是在视觉效果上还是在图像信息熵评估值定量指标上均明显优于直方图均衡化和规定化算法，为红外图像提供了很好的视觉效果。

利用拉盖尔高斯涡旋光束的共轴叠加，研究2×2光环晶格阵列的产生方法。从理论上分析了光环晶格阵列的形成与分布特征，并利用数值计算得出了光环晶格阵列。通过共轭对称延拓傅里叶计算全息生成了光环晶格阵列的全息图，基于反射式空间光调制器的光电实验产生了与理论一致的光环晶格阵列。光环晶格阵列具有更多的控制参数和更复杂的光束分布特征，为光束的原子操控研究提供了一定的理论和实验依据。

提出一种基于快速视网膜关键点(FREAK)局部不变特征的激光主动成像目标识别方法，在目标的矩、几何、轮廓等特征难以提取时仍然能够准确识别。提出差分加速分割检测特征(FAST-Difference)特征点检测方法，将加速分割检测特征(FAST)与高斯差分算子(DoG)相结合，快速提取出对于各种变换均具有稳健性的特征点；使用FREAK描述子生成特征向量，最后使用级联匹配方法完成特征向量的快速匹配。所提方法具有与人类视觉类似的特性：特征点检测阶段，FAST-Difference方法使用DoG进行多尺度检测；特征向量描述阶段，FREAK描述符的拓扑结构与人类视网膜类似；特征点匹配阶段，级联匹配方法模仿人类视觉的扫视搜索。实验证明所提方法能够对激光主动成像下的部分照亮的塔形目标进行快速有效的识别，算法满足识别系统实时性的要求。

实验研究了激光诱导化学沉积法(LICDM)制备锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针及其SERS检测性能。结果表明，因不同角度光纤探针锥面出射光场分布不同，导致了LICDM在制备小锥角光纤探针时沉积纳米颗粒的困难，但是通过延长反应时间，利用银纳米颗粒的光散射效应可改善小角度光纤探针表面纳米颗粒的制备效果。实验利用100 mW的诱导激光，在0.005 mol/L反应液中，经60 min沉积，制备出了不同锥角的光纤探针。对光纤探针的测试结果表明，锥角为8.2°的光纤探针所测得的SERS频移峰及其荧光背景的幅度最大，且该角度在不同SERS激发光功率下基本不变。

提出一种制作凹形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜阵列的方法。用数字微镜器件(DMD)代替物理掩模，建立数字灰阶无掩模光刻系统，在光刻胶上制作正方形基底凸形微透镜阵列，以此阵列为母板，采用复制方法，制作了高填充因子的正方形基底凹形PDMS微透镜阵列。实验和测试结果表明：数字灰阶无掩模光刻系统制作的微透镜阵列表面光滑，形貌良好；复制的PDMS微透镜阵列边缘清晰，表面光滑，焦面光斑光强均匀。为制作凹形微透镜阵列提供了一条制作简单、效率高、成本低、可大规模制作的新途径。

扫描激光雷达可以获取大气剖面，对于了解边界层与云的结构、污染物分布与输送有重要的作用。斜程扫描下，天顶角较大时传统Fernald和Klett消光系数反演方法不再适用，可采用经典两角度方法对激光雷达常数进行校正，进而获取大气消光系数。但经典两角度法求解雷达常数时存在多解问题，如何设定约束条件求取最优解是较难解决的问题。从经典两角度方法出发，在两条斜程上筛选出的大气缓变区域，假定水平均匀，通过线性回归的方法估算雷达常数，并采用一系列约束条件以求取雷达常数最优解，最终得到斜程扫描下消光系数分布，较好地解决了两角度测量中多解问题求解的困难。通过实验验证，即使在天顶角较大或者信号质量不是很好的情况下，消光系数反演依然能够获得较好的效果。结果表明，该方法能够很好地反映出大气的空间结构。

为了减小激光三维扫描仪多传感器点云拼接误差的影响，提出了一种以圆柱体作为标准物体逐层修正拼接误差的简便方法。对标准物体扫描且拟合出各截面圆心坐标，并利用圆柱体实际半径值求得截面真值圆函数，将每层测量数据向真值圆函数进行平移刚性变换，求得该层的拼接误差和修正值。为了减小随机误差的影响，利用多次重复测量求得平均修正值，并用求出的平均修正值分别对圆柱体、长方棱柱体和石膏人体模特的不同位置的扫描结果进行了修正验证实验。从截面图的直观观察和定量数据测量两方面比较了修正前后的点云拼接效果，结果表明，修正后点云拼接更加光滑平顺，数据测量相对误差有显著降低。

为诊断激光驱动金属靶产生X射线背光源的性能，利用椭圆聚焦特性，研制了一种背光椭圆晶体谱仪。谱仪的色散分析元件为云母(002)晶体，椭圆弯晶的焦距为1350 mm,离心率为0.9586。激光束以30°角斜入射背光薄靶，且与椭圆弯晶长轴方向垂直。背光椭圆弯晶谱仪的布拉格入射角为50°～67°，衍射探测角为100°～120°，探测的波长为0.14～0.16 nm，采用X射线CCD相机接收信号。利用神光Ⅱ激光装置7#和8#激光器同时聚焦轰击10 μm厚的Cu平面背光薄靶，CCD成功获取了Cu等离子体X射线的类氦和Kα谱线。经解谱发现谱线有明显基底，用最小二乘法差值去噪处理后，实测谱线分辨率(λ/Δλ)大于700。

对样品分子建立多模布朗振动模型，分析了理论计算三脉冲光子回波信号强度的方法。以尼尔蓝分子为例，采用多模布朗振动模型来分析尼尔蓝分子的振动，将尼尔蓝分子的振动当作高斯型、过阻尼型、完全非均匀型、欠阻尼型这四种模式的加权耦合。改变四种振动模式的权重以改变尼尔蓝分子的相关函数，对三脉冲光子回波信号进行了数值模拟。以浓度为8×10-5 mol/L的尼尔蓝乙醇溶液为样品，波长为623 nm、脉宽为40 fs的飞秒激光为光源，进行了三脉冲光子回波信号的实验测量，研究了尼尔蓝分子的电子态振动模式。

为了进一步提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术快速测量粉煤灰未燃碳的性能，分别将Na2SiO3和KNO3作为粉煤灰未燃碳测量的粘合剂，以改善所测粉煤灰样品的可压性。对比分析两种粘合剂条件下未燃碳定标曲线的拟合度、灵敏度、定量分析精确度和检测限，以及Si 251.61 nm和Si 288.16 nm分别作为C 247.86 nm的内标线对未燃碳测量的影响。研究结果表明，利用Na2SiO3作为粉煤灰的粘合剂时，未燃碳的定标曲线拟合度、灵敏度、定量分析精确度和检测限均优于KNO3作为粘合剂时的情况。而以Si 251.61 nm作为C 247.86 nm的内标线时，未燃碳测量的灵敏度更高。

设计并实现了一种基于微悬臂梁焦平面阵列的凝视型激光告警系统。该系统通过微悬臂梁焦平面阵列及成像CCD来实现对入射激光的精确定向。入射激光通过红外镜头辐射到微悬臂梁焦平面阵列时会使微悬臂梁发生变形，通过光读出系统将这种变化成像在CCD上就可以判断出激光的入射方向。实验结果表明：镜头焦距为60 mm、微悬臂梁面元为80 μm×100 μm时，告警系统的视场角为±15°，分辨率可达到0.5°。此告警系统视场角大、定向精度高，并且避免了激光对CCD的干扰及损坏。

为提高哈特曼夏克波前传感器（HS-WFS）的光斑质心探测精度以实现光学系统的高精度波前检测，提出了一种有效的质心探测方法。该方法利用非线性滤波和窗口法对整幅光斑图像进行全局处理后，结合中值滤波、三次样条插值和自适应Otsu阈值法对单个光斑进行局部处理。分析了三次样条灰度插值点个数不同，探测精度和计算时间的变化规律。采用该方法探测了含有噪声的光斑图像，其质心探测误差仅为0.0442 pixel，比传统的非线性滤波、Otsu阈值法和探测窗口法探测精度分别提高了91.86%、87.97%和31.79%。对已知波像差的光学系统进行了仿真检测，得到的波前检测精度峰谷(P-V)值为0.0098 λ，精度均方根(RMS)值达到0.0027 λ。结果表明该方法能够提高质心探测精度，可用于高精度光学系统的检测。

高分辨率大相对孔径宽视场成像光谱仪已成为星载海洋水色遥感等领域的迫切需求，根据大相对孔径和宽视场的研究目标，采用折叠Schmidt望远成像系统与改进型Dyson光谱成像系统匹配的结构型式，设计了一个相对孔径1/1.2、视场3.9°，工作波段0.35～1.05 μm的航天遥感成像光谱仪光学系统。基于像差理论，分析了改进型Dyson光谱成像系统球差校正原理。运用光学设计软件ZEMAX对成像光谱仪光学系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析。分析结果表明，光学系统在各个波长的光学传递函数均达到0.77以上，谱线弯曲和谱带弯曲均小于6%像元，便于光谱和辐射定标，完全满足设计指标要求，且结构紧凑，非常适合应用于航天遥感。

分析了崖层在单行载流子光电探测器（UTC-PD）中的作用，以及其对UTC-PD的3 dB带宽的影响。研究结果表明，崖层使得异质结处电场强度增加，且电场向吸收区延伸，使电子在吸收区的渡越时间和积累程度降低，从而导致3 dB带宽和饱和电流增加；崖层的掺杂浓度和厚度都会对3 dB带宽产生显著的影响；当崖层厚度与掺杂浓度的乘积一定，且收集区保持耗尽时，随着崖层厚度的增加（掺杂浓度减小），3 dB带宽下降，但是，只要崖层的厚度不是太厚(通常为十几纳米到几十纳米)，则无论是改变崖层厚度，还是改变掺杂浓度，3 dB带宽的下降都可以忽略不计，即3 dB带宽基本相等。

将Nd:YVO4-KTP固体激光器输出的532 nm和1064 nm激光分别作为抽运光和种子光注入一个内置周期极化磷酸氧钛晶体的简并光学参量放大器，通过非线性光学参量过程产生明亮的高阶横模TEM01正交振幅压缩态光场，利用平衡零拍探测系统测得其压缩度为2.2 dB，利用数字存储示波器记录经信号处理系统变换的数据，再通过自编的软件利用量子层析测量技术得到了该压缩态光场在相空间的Wigner准概率分布函数，并将其与理论结果作了对比，两者基本一致。