针对自主研制的Y 型腔正交偏振He-Ne 双频激光器，利用Lamb 半经典理论分析抽运电流、工作点和谐振腔损耗等因素对闭锁阈值频差的影响规律。搭建了Y 型腔正交偏振双频激光器闭锁阈值频差测量系统，从实验上开展对双频激光器闭锁阈值频差影响因素研究。通过改变抽运电流值和公共腔镜上压电陶瓷电压研究抽运电流和工作点对激光器闭锁阈值频差影响。实验结果表明，激光器闭锁阈值频差随抽运电流值增加而减小，工作点越靠近增益曲线中心，激光器闭锁阈值频差越小。当激光器抽运电流值大于2.2 mA 时，调节公共腔压电陶瓷电压至最佳工作点处，激光器闭锁阈值频差可降至几兆赫兹甚至更低。

硅基盘型谐振腔由于其高品质因数Q 值的特性，作为谐振式陀螺的核心元件，有望实现谐振式陀螺的小型化、集成化，成为目前谐振式陀螺中研究的基础。谐振式陀螺的极限灵敏度受谐振腔的DQ 乘积(谐振腔直径D 与Q值的乘积)的大小直接影响，提出制作大尺寸的盘型谐振腔获得高的DQ 乘积，从而提升谐振式陀螺的极限灵敏度。通过理论计算仿真得到盘型谐振腔的Q 值、DQ 乘积以及陀螺灵敏度与谐振腔直径D 的对应关系及其原因，实验中，采用传统半导体工艺制备不同直径的盘型腔(400 μm~10 mm)，通过与锥形光纤进行耦合测试得到输出透射谱线，得到盘型谐振腔直径D 与Q 值的变化成正比关系，得到最优的盘型腔参数，当D=10 mm 时，Q 值可达1.2×106，通过提升工艺精度以及后续优化还有极大的提升空间，理想条件下将实验得到的数据通过理论计算得到谐振式陀螺灵敏度可达0.02°/s，提供了一种提高谐振式陀螺灵敏度的思路。

实验采用激光二极管阵列(LDA)端面抽运Nd∶YVO4晶体，腔内产生1064 nm 和1342 nm 双波长振荡，通过非线性晶体LBO 的I类相位匹配产生连续输出的593.5 nm 和频光。在不同的实验条件下，测量并分析了噪声特性，并用法布里-珀罗干涉仪和光束轮廓仪分别测量了593.5 nm 激光在低噪声与高噪声状态下的纵模结构与横模模式。结果表明：I类相位匹配的和频光噪声情况与其纵模结构密切相关，而抽运功率和谐振腔微调对和频光的纵模结构有很大影响。激光输出在多纵模结构不稳定时的噪声要高于多纵模结构稳定时的噪声。并且激光输出为高阶横模模式时，也会引起激光噪声的增大。

利用端抽运板条放大器多角度通光的特点，建立了一套板条放大器各特性参数的测试系统，实现了动态加载条件下板条放大器的可提取功率、波前畸变及退偏度等多参数的同步测试。该系统包含千瓦级的窄线宽注入光源及提取功率测试系统，高精度热致波前畸变及退偏测试系统。当注入光源功率为2.7 kW，抽运电流为90 A 时，板条放大器中可提取功率约为2.9 kW，波前畸变幅值差值小于1 μm(27 mm 口径)，热致退偏约为5.1%。对比无注入光时测得的放大器相关特性参数，两者差异较大，说明了该测试系统对于准确掌握板条放大器性能的必要性。

在高功率准分子系统中，为实现窄脉宽激光放大和满足辐照均匀性的要求，采用了光学角多路技术，系统光束数量多、传输环节多，具有很高的光学复杂性。为保证系统高效稳定运行，需要实时监测和评价各个环节的工作状态，即对“平台”中每一放大级和众多光束的激光参数进行在线诊断和测量。为此，针对高功率准分子激光系统的特点，提出了一种分时测量技术，并进行了原理性实验研究。该技术可采用一套测试元件实现多路激光能量和波形参数的在线测量，优点是不仅可以提高测试效率，可降低测试系统的复杂度和造价，而且可避免由不同测量元件带来的系统误差。

报道了一种基于光纤被动调Q 的纳秒脉冲铒镱双掺全光纤激光器，该激光器采用线型双腔结构，利用单模双包层铒镱双掺光纤的可饱和吸收特性，同时结合谐振腔间的相互作用，获得高效、稳定的纳秒脉冲输出。最终能够实现平均功率为2.2 W、最窄脉宽为173 ns的1570 nm 激光输出，脉冲重复频率在14~156 kHz范围内可调。

针对非成像抽运方式，研究最大理论耦合效率下的抽运腔结构。采用边缘光线原理和定绳法设计了多灯非成像抽运腔，根据放大器的结构差异，设计了两种计算模型。在相同抽运能量下，对非成像抽运腔和成像椭圆腔中钕玻璃棒表面辐照度进行了数值模拟，结果表明,椭圆抽运腔的辐射光线存在氙灯的自吸收和氙灯相互间吸收的现象，影响了放大器的增益性能。非成像抽运腔的反射壁消除了氙灯自吸收，且减少了光线反射次数。因此，非成像抽运腔能够实现最大耦合效率和最佳的抽运均匀性。

报道了输出功率为瓦级，调谐范围超过100 nm 的中红外2.8 μm 波段光纤激光器。采用中心波长为975 nm 半导体激光器抽运高掺铒氟化物(Er:ZBLAN)双包层光纤，以闪耀光栅为调谐元件，室温下实现了功率大于1 W、宽范围可调谐的2.8 μm 波段光纤激光输出，最大调谐范围达122 nm。激光器在波长2.831 μm 处输出功率为1.02 W，斜率效率为21.6%。

在二极管激光阵列(DLA)光栅-外腔谱合成系统中，由于变换透镜像差、光栅制作误差及“smile”工艺误差等因素的综合作用，将导致DLA 发光单元间出现光束串扰。通过分析光束串扰行为的产生机理，将主要的光束串扰行为分为两类，即杂散光返回至发光单元自身，以及经外腔反馈到其他单元，进而分别导致自激振荡模式和耦合振荡模式的产生。在此基础上，给出了含串扰光注入的半导体激光器速率方程，进而推导出DLA 发光单元的合成效率模型，分析了自激振荡和耦合振荡对发光单元合成效率的影响。结果表明，杂散光返回至发光单元自身，以及经外腔反馈到其他单元这两种光束串扰行为会不同程度地降低合成效率，且后者影响更大。在实际工作中，需要采取措施对光束串扰行为加以抑制。

研究了感应加热局部热处理和真空炉整体热处理对激光沉积修复GH4169 合金修复件残余应力和拉伸性能的影响。结果表明，激光沉积修复GH4169 合金修复件经直接时效热处理后，组织特征变化不大，具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征，但枝晶间Laves 相出现了部分溶解，残余应力明显消减，拉伸强度显著提高。相比沉积态修复件，局部热处理后残余应力平均降低了33%以上，拉伸强度达到了锻件水平的86%以上；真空热处理后残余应力平均降低了43%以上，拉伸强度达到了锻件水平。

针对K24 镍基铸造合金材料表面粗糙度大引起吸收保护层贴合不紧密的问题，提出采用无保护层激光冲击(LSPwC)方法对K24合金进行强化，利用高周疲劳实验验证其强化效果，并从残余应力、微观组织方面讨论疲劳性能改善机理。实验结果表明：相对于原始叶片，LSPwC 后的模拟叶片的疲劳强度提高16%，保温后疲劳强度提高11%。LSPwC 在试样表层诱导产生高幅值残余压应力和高密度位错，从而提高模拟叶片的疲劳性能；保温后，大部分残余压应力发生松弛，位错结构具有较好的热稳定性，这是保温后模拟叶片疲劳性能提高的主要原因。

基于激光光内同轴送粉技术和6轴机器人技术，采用熔覆头空间变姿态的成形方法，通过沿着生长的切线方向连续变角度送粉堆积的方法成形了悬垂薄壁件。建立了倾斜基面熔池受力与位移模型，并通过优化工艺参数抑制熔池的位移和流淌。实验结果表明，倾斜角可从0°逐渐变化至81°，实现了大倾角悬垂结构的无支撑成形。成形件表面平整光滑，完全消除了“台阶效应”，表面粗糙度Ra=6.3 μm。截面纹理图显示各熔层沿中轴线对称，无明显朝重力方向的偏移。成形件在不同倾角位置的显微组织无明显区别，皆达到晶粒细小，组织致密均匀。

为了改善Ti6Al4V 合金的摩擦学和高温抗氧化性能，预置NiCr/Cr3C2-Al-Si复合粉末，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备复合涂层。表征了涂层的显微组织结构，测试了涂层的摩擦学和高温氧化性能，并分析了相关机理。结果表明：涂层由TiC、Ti5Si3 和Cr3Si 增强相及γ-Ni/Al8Cr5 基体组成，平均显微硬度为750 HV0.5，约为Ti6Al4V(360 HV0.5)合金的2 倍。室温(25 ℃)下，由于涂层的高硬度可有效抵抗塑性变形，涂层表现出较好的耐磨性能；高温(600 ℃)下，钛合金表面生成氧化膜，呈现自润滑效果，而涂层表面产生裂纹，耐磨性能轻微降低。恒温(800 ℃)氧化32 h 后，钛合金表面发生严重氧化腐蚀，而涂层表面生成致密的Al2O3、NiO 和Cr2O3 混合氧化物，有效阻止了氧原子的扩散，高温抗氧化性能约为钛合金基体的8.4倍。

为提高AZ80 镁合金的表面性能，在低温流水冷却条件下采用预置粉末激光熔覆法在镁合金表面制备Al63Cu27Zn10 (原子数分数，%)涂层。利用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站对熔覆层和基体的微观组织与性能进行了表征和分析。结果表明：熔覆层组织均匀致密，与基体呈良好冶金结合，熔覆层主要由α-Mg，二元相Al17Mg12、AlMg、Al3Mg2，三元相Mg32Al47Cu7、AlMg2Zn、MgAl2O4和非晶相组成。熔覆层的显微硬度为375~683 HV，是基体(92 HV)的4~7 倍，熔覆层相对耐磨性为基体的3.2 倍，电极电位提高了389.5 mV，腐蚀电流降低了两个数量级。经激光熔覆Al63Cu27Zn10 (原子数分数，%)涂层后，AZ80 镁合金基体的耐磨耐蚀性能得到较大改善。

基于激光内送粉技术，借助6 轴机器人实现了光头空间变姿态/变方向分层激光堆积成形。重点研究了连续变换基体空间角度对熔道形貌的影响；分析了空间变姿态/变方向激光堆积的难点和关键技术；进行了空间连续变姿态/变方向实体成形试验，并对成形件的壁厚、组织、显微硬度进行了分析。结果表明，随基板倾斜角度增大，熔池最大偏移量为0.06 mm，重力对熔池的流动影响不明显；采用切向分层技术、熔道变角度生长自适应技术以及轴线偏移补偿技术有效地解决了“花瓶”状变径回转体激光成形堆积的难点。成形件与基体为冶金结合，熔道不同区域的组织和显微硬度各有不同，成形组织整体较为细密均匀，区域显微硬度变化较小；成形件大角度变化处，显微硬度有一定下降，成形件小角度变化处，显微硬度无明显改变。

通过对纳秒Nd∶YAG 脉冲激光辐照油漆过程中所喷溅的颗粒形貌及成分的分析，研究激光除漆的物理机理。扫描电子显微镜的结果表明，在激光除漆的过程中产生微米量级和纳米量级的颗粒以及纳米网状结构。微米尺度的颗粒形状不规则，表面粗糙；纳米尺度的颗粒呈球形，表面光滑。随着激光能量的增大，微米量级和纳米量级的颗粒平均尺寸都变大。X 射线能谱仪的结果显示，微米量级的颗粒成分与激光辐照前漆的成分相当，与振动去除机制有关，而纳米颗粒中碳的含量(原子数分数)下降超过50%，是由于激光对漆的烧蚀作用所导致。该研究为激光除漆基本物理机理的研究提供新的思路和方法。

探讨双线排龈法和Nd∶YAG 激光排龈法的排龈效果、患者疼痛反应程度和对牙周健康的影响。将96颗患牙随机分组，即双线排龈组和Nd∶YAG 激光排龈组。对石膏模型、印模及患者疼痛度进行调查，通过牙周健康指数对修复后1周、1个月、3个月的基牙牙周健康状况进行评价。两组石膏模型及印模均达到满意效果。Nd∶YAG 激光排龈组的无痛率明显高于双线排龈组(P<0.05)。两组治疗后1 周及1 个月的探诊深度(PD)值均较治疗前降低，但Nd∶YAG 激光组PD 值高于双线排龈组(P<0.05)。3 个月后两组PD 值均恢复至治疗前水平(P>0.05)。Nd∶YAG 激光组操作时间明显短于双线排龈组。两种排龈方法均可以达到理想的排龈效果。但Nd∶YAG 激光具有操作简便，耗时少且无痛等优点。

提出了一种利用互相关性测量空间横向流速的方法。通过设定谱域光学相干层析术系统的扫描模式X 和Y，利用同一深度位置的相邻A 扫信号间的互相关性与空间横向速度分量之间的数学关系，求得空间横向流速的绝对大小。详细阐述了该方法的测量原理。通过毛细管模拟实验描绘了截面的横向流速分量分布，并验证了所测得的平均横向流速大小与用注射泵设定的值基本一致。

大功率光纤激光光束合成系统中，由装调误差、热形变效应等引起的光束大指向误差会影响合成效果，并可能对光束合成系统造成严重危害。搭建了2 路百瓦量级自适应光纤准直器的光束指向操控实验平台，分别利用基于可变桶中功率评价函数和基于合成光束发散角评价函数的随机并行梯度下降控制策略校正了合成光束间的大指向误差，实现了功率200 W 的非相干合成，为大指向误差下的大功率光纤激光合成提供了参考。

光载无线电(RoF)系统是近年来光通信研究的一个热点。抑制三阶交调从而增大无杂散动态范围(SFDR)是RoF 系统优化的重要内容。为了提高RoF 系统的动态范围，提出了一种基于光纤光栅陷波器和可调延迟线(TDL)抑制三阶交调的新方案。在对该方案理论分析的基础上，进行了实验验证。实验结果表明，该方案能有效抑制三阶交调，系统的SFDR 提高了10.5 dB，且具有结构简单易实现、器件成本低的优势。

为使低密度奇偶校验(LDPC)码高效地应用于光通信系统中，针对光通信系统的传输特点，提出了一种新颖的基于循环置换矩阵和掩蔽矩阵构造满秩准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的方法。该方法定义了一类基矩阵，由基矩阵扩展出循环置换矩阵，构造出围长至少为8 的校验矩阵；提出了掩蔽矩阵的设计规则，并利用设计的掩蔽矩阵对前面得到的校验矩阵进行变换，构造出围长至少为8 的满秩QC-LDPC 码。与多种不同的QC-LDPC 码构造方法进行理论分析和性能仿真比较，结果表明，利用该方法构造出的LDPC 码字是满秩的，具有严格的准循环特性和优异的纠错性能，且构造灵活。该方法构造的码字适用于光通信系统。

详细研究了Gamma-Gamma 湍流信道大气闪烁、信道衰落及瞄准误差对差分相移键控(DPSK)相干光通信系统误码性能、信道容量和中断概率等指标的影响。自由空间光通信(FSO)系统采用基于马赫-曾德尔调制器(MZM)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的DPSK 调制/解调结构，通过广义超几何方法分析推导出有关平均误码率、平均信道容量和中断概率的闭合表达式并简化分析。在Matlab 平台下进行模拟仿真，实验结果表明，系统的平均误码率和平均信道容量随湍流程度的增强而减弱；信道容量的提升可以通过增加带宽或减小抖动方差实现；当瞄准误差过大时导致中断概率增大，严重影响系统的通信性能。

通过理论模拟和实验研究了级联倾斜长周期长纤光栅(CTLPFG)的传输谱特性。基于耦合模理论和传输矩阵法，分析了级联长度、级联位置、级联个数和光栅倾角对级联倾斜长周期光纤光栅传输谱的影响：级联长度和级联位置对CTLPFG 和级联长周期光纤光栅(CLPFG)传输谱的影响是一致的；随着光栅倾角的增大，CTLPFG 的二阶包层模对应的损耗峰增强，三阶包层模对应的损耗峰变化不明显，且二阶包层模显著强于三阶包层模，二阶模的传输谱对60 °以上的光栅倾角的变化很敏感；级联段数的增加可以明显增加通带的宽度，且通带宽度与级联段数呈很好的线性关系(回归系数为0.9988)，表明CTLPFG 在双峰滤波器中有良好的应用价值。实验上，利用逐点写入法刻制了CTLPFG，通过实验结果和理论模拟结果的比较分析，发现实验和理论结果表现出较好的一致性。

为实现混合Sagnac干涉仪中偏振非互易相移的检测，提出了一种高分辨率的相位解调算法。该算法中，利用波数代替波长作为输出光谱的自变量，使输出光谱转化为标准的余弦函数，进行傅里叶变换和傅里叶逆变换，计算出干涉谱的频率、干涉级次和相对相位，实现了Sagnac干涉仪中偏振非互易相移的大范围、高分辨率解调。搭建了基于混合Sagnac 干涉仪的保偏光纤温度传感器，进行了实验和相位解调研究，实验结果表明该算法可实现优于0.1 ℃的温度分辨率，并能实现室温到900℃范围温度的线性测量。

在冲击波、爆轰、兵器、激光等众多研究领域中，均提出了使用单个探头对一个测点进行多种技术同步复测的迫切需求。为实现上述目标，分析了常规和外差式光子多普勒测速技术的工作机理、光学结构和复测难题，设计了一种基于单探头实现常规和外差式光子多普勒测速技术同步复测的方案，并根据该方案搭建了一套新型测速装置。设计了爆轰波加载铝飞片和铅粒子群的考核实验，实验结果显示，使用单个测速探头对单个或多个目标均实现了优异的测速效果，获得了2 种技术在单次实验中各自独立测量到的待测目标速度曲线。该研究内容及实验结果对充分研究激光测速技术在单探头多技术复测方面的应用极具意义。

研究了添加Mn、Mo、Ti合金元素对激光熔覆FeNiCr+60%WC 复合熔覆涂层微观组织和磁性能的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)，能谱仪(EDS)，X 射线衍射仪(XRD)对熔覆层进行微观组织、成分及物相分析。利用振动样品磁强计(VSM)对熔覆层的磁性能进行测试。研究结果表明激光熔覆WC-FeNiCr 复合金层与基体具有良好冶金结合，表面无裂纹、气孔等缺陷。Mn、Mo、Ti合金元素的加入，使得复合涂层冶金反应及组织形貌更加复杂，Fe、Ni、Cr元素之间存在相互作用并与WC 之间存在互熔扩散，并生成了新的无磁相TiC，MoC，Fe-Cr(σ相)，Cr0.19Fe0.7Ni0.11，而且Mn、Mo、Ti合金元素的加入使复合涂层相对磁导率显著降低，复合涂层磁性能具有较强的稳定性。

采用钕玻璃脉冲激光器进行了室温到300 ℃区间AZ80-T6镁合金激光冲击温强化(WLSP)实验研究。结果表明：WLSP 具有明显的温强化效果，比室温冲击强化(LSP)产生更高幅值的残余压应力，150 ℃时表面残余压应力(-150 MPa)和显微硬度均达到最大值，此时硬度较基体提高了35.8%，具有最佳的温强化效果；而150 ℃~250 ℃区间表面显微硬度趋于稳定值，其范围为122.1~119.1 HV，表现出良好的热稳定性。此外，还对不同温度下冲击凹坑的三维(3D)轮廓、表面形貌和表面粗糙度进行了分析和讨论。

采用高折射率的SiC 晶体材料，作为布氏片的选频器件，实现了单纵模绿光激光器的稳定工作，输出功率达120 mW。通过理论分析和实验证明，相较于现有的采用K9 玻璃，采用高折射率的SiC 晶体作为选频器件，使整个光学系统更容易调节，且器件工作更加稳定，更易实现商品化。

采用不同能量密度、脉冲数的248 nm 准分子激光对表面为p型的GaN 外延片进行辐照，再对样品进行退火处理。对激光辐照前后以及退火前后的样品进行光致发光、阴极射线谱、X 射线光电子谱、霍尔效应、I-V 曲线等表征。实验结果表明：激光辐照和N2气氛下退火相结合可以使GaN 外延片的电学和发光性能均较辐照前有不同程度的提高。将改性后的GaN 外延片封装成发光二极管(LED)器件，研究了其发光性能与激光辐照能量密度和退火气氛的关系。改性后的GaN 基LED 器件的发光强度最高可增加约37%，说明GaN 外延片电学和发光性能的改善将直接影响其封装成LED 器件后的发光性能，这对于提高GaN 基LED 的性能有重要意义。

提出了一种基于检测光路光线追迹的畸变校正方法。通过对面形图边界的提取和分析确定图像中畸变的对称中心位置和对检测波前的采样间隔，利用光线追迹建立镜面到检测结果的对应关系，从而校正面形分布的畸变。针对某大口径离轴三反光学系统的730 mm×268 mm 离轴非球面主镜的补偿检测，完成了面形图的畸变校正，校正前后二值化面形图与二值化镜面图的标准化互相关函数最大值从0.925提升至0.985，校正效果明显。

针对提高反射相位延迟测量速度和精度的应用需求，研发了一种以起偏器-棱镜-检偏器(PPA)为光路结构的测量系统，基于最小二乘法，给出了无需知道初始检偏角可对所采集的光强分布点进行二元线性拟合的方法，进而提出了对不同起偏角情况下所采集的两组光强分布点进行多次拟合、逼近求交得到反射相位延迟量的方法。该方法在反射相位延迟的测量过程中，无需精确设置光学元件的方位角，可利用软件系统完成光强分布点的采集及其计算机数值计算处理，所有的测量操作可控制在15 s 内完成，实验结果表明：反射相位延迟测量结果的误差为0.005 rad，重复性为0.0016 rad。

现有压缩域目标检测算法取得较好检测结果的同时，有效减少了数据存储空间，但是存在背景参数估计易受噪声影响，目标检测易对邻近目标产生漏警等问题。在原有压缩域红外小目标检测算法的基础上进行改进，提出了一种基于自适应参数估计和噪声统计模型的压缩域目标检测算法。对压缩域红外数据矩阵进行自适应的低秩稀疏分解，分离并重建背景矩阵和目标矩阵，根据分解残差推导统计模型，对目标矩阵进行基于噪声统计模型的阈值分割。结果表明，此算法较原算法具有更好的抗干扰能力，并解决了邻近目标的漏警问题。

提出一种基于主成分分析(PCA)的多波长同轴共路同时相移干涉测量方法。所提方法可以通过从单色CCD记录的一系列相移量未知的多波长同时相移干涉条纹图，利用主成分分析提取出单个波长下的包裹相位分布，继而通过多波长的方法进行相位解包和降噪处理得到合成波长的相位。数值模拟和实验结果表明，所提方法不仅测量过程简单，而且运算速度快，测量精度高。

针对高速滑动电接触导轨，研究了表面微小损伤快速检测及分类识别方法。基于激光扫描原理，构建了三维测量系统，用于获取导轨表面形貌的三维点云信息，并给出了一种基于点云深度映射颜色的方法，用于导轨表面微小损伤的检测。将三维点云数据经过去噪、滤波平滑、数据精简等预处理之后，根据所设定的深度基准平面，构建点云深度映射颜色模型，将点云深度信息映射为红绿蓝(RGB)信息，采用一维最大熵法设定最优颜色阈值，实现损伤区域的准确提取；采用二叉树模式识别方法，建立损伤分类模型，实现导轨表面微小损伤的识别与分类。结果表明，损失质量小于1 g 的微小损伤检出率达98%以上、微小质量损失检测精度可达毫克级；凹坑与划痕两大类损伤识别率达80%以上。

提出了一种可用于四波横向剪切干涉波前检测的随机编码混合光栅。由期望得到的四波前衍射频谱出发，根据夫琅禾费衍射原理并结合光通量约束的随机编码方法得到了由振幅编码光栅和棋盘式相位光栅构成的随机编码混合光栅，与改进的哈特曼模板(MHM)相比，其衍射场中只有四个级次，更好地实现了四波横向剪切干涉。分析确定了入射光束口径、光栅栅距以及观察距离等系统参数。分别给出了随机编码混合光栅和MHM 的远场衍射光场分布及四波横向剪切干涉图，对比发现随机编码混合光栅的远场衍射光场中只有四个等光强的光斑存在，其四波横向剪切干涉图稳定，可以实现任意畸变的波前检测。

围绕未来固态大功率激光系统中低阶像差补偿的需求，开展了边缘驱动变形反射镜的优化设计和仿真分析。提出了4 臂边缘驱动变形镜设计结构，并建立了仿真模型，以变形镜拟合残差面形的均方根(RMS)值和峰-谷(PV)值为目标，分析了不同结构参数对变形镜校正低阶像差能力的影响。根据对离焦、像散和彗差校正拟合残差面形的RMS值和PV 值随结构参数变化的曲线，确定了变形镜的最佳设计参数并给出了该参数下拟合离焦、像散和彗差的残差面形RMS值和PV 值。对于PV 值分别为20、10、10 μm 的离焦、像散和彗差，拟合残差面形RMS值和PV 值分别为0.2366 μm 和1.3762 μm、0.0112 μm 和0.1146 μm 以及0.1606 μm 和0.9773 μm。以上结果表明，设计的4 臂边缘驱动变形镜的校正效果符合设计要求。

针对激光主动成像中的波前畸变和散斑噪声，分析了散斑噪声对基于图像指标优化的波前校正性能影响。通过仿真不同散斑噪声水平下图像清晰度指标值随波前均方根值的变化趋势，研究了散斑噪声对波前校正性能的影响。在此基础上，通过开展大气湍流波前畸变闭环校正数值仿真，对分析结果进行了验证。研究结果表明：随着散斑噪声的增大，图像清晰度指标随波前均方根(RMS)值的单调性和线性度明显变差，尤其是在RMS小于1 rad范围内，导致收敛速度和最终的校正精度变差；当散斑噪声较大时，随着波前畸变的增大，散斑噪声对校正性能的影响也越大。

提出一种利用532 nm 波长激光作为光源，通过后向散射荧光光谱图，识别石油和润滑油的方法。对光谱图进行分析，发现主激光散射强度和荧光强度的比例与油品的种类和入射角有明显的依赖关系。为了强化油品种类特征，分别将45°和60°照射的光谱数据融合在一个二维谱图中，并根据应用需求确定出判别区域。实验结果显示，这种方法用于鉴别润滑油和石油，正确鉴别的概率高达92%，是一种具有很好应用价值的鉴别方法。

为了解决传统光学测速技术需要添加示踪粒子的局限，发展了采用固体石英法布里-珀罗标准具检测流场固有分子瑞利散射光的多普勒频移来测量流场速度的技术。介绍了该技术的工作原理，主要分析了标准具性能参数、环境温度变化对系统测速性能的影响。建立了空间分辨的多点测速系统，通过光路设计，解决了环境温度变化对测量准确性的影响和提高了瑞利散射信号收集强度。通过高精度的数据处理方法，获得了马赫数1.5 喷管出口自由射流的的空间多点速度分布。结果表明，建立的测速系统和数据处理方法能够实现流场速度的精确测量。

蒸发是自然界和工程领域广泛存在的物理现象，直接测量蒸气在蒸发过程中运移与分布的规律具有重要意义。选择水蒸气在1370 nm 附近的吸收谱线，在不同风速情况下，利用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)，对自由水面蒸发时水蒸气分压沿垂直水面的高度方向进行了原位、非接触测量。测量结果表明，水蒸气运移和水分压垂直水面分布符合相似理论的预测，偏差在4%以内。

杂散光是影响光学系统成像质量的重要因素之一，因此对杂散光的分析与抑制成为现代红外光学系统设计过程中的一个重要环节。根据杂散光抑制要求，确定了天基红外成像光学系统的结构形式；分析了系统存在的杂散光源，计算了系统点源透过率(PST)须满足的条件；设计并分析了遮光罩、挡光环、遮光板、光阑和消杂散光材料等杂散光抑制方法；在杂散光分析软件TracePro 中建立系统模型，分别对系统内部及外部杂散光进行分析，计算并绘制了PST 曲线。结果表明，系统内部杂散光为1.53×10-3 W/m2，系统外部杂散光PST 曲线整体为下降趋势，PST 在离轴角度为±3°时达到10-3～10-5，系统对杂散光的抑制能力完全满足成像质量要求。

大口径长焦透镜是高功率激光系统中必不可少的器件之一，随着装置性能提升，对长焦透镜透射波前包括透射峰谷(PV)值、透射均方根梯度(GRMS)值等，提出了详细的定量技术指标需求。根据长焦透镜焦距特别长的特点，提出了利用准直透镜，大幅缩短长焦透镜检测光路距离干涉检测方法。利用Zemax 软件分析了该检测方法的理论误差和调整误差。该检测方法将光路长度由13 m(或33 m)，大幅缩短至约5 m，光路受环境温度梯度、气流、震动的影响大幅降低，干涉结果直接显示透射波前畸变。