针对大光腔结构往往导致阈值电流密度增大的矛盾，设计了一种具有较高势垒高度的三量子阱有源区。采用非对称宽波导结构的半导体激光器，该激光器在实现大光腔结构的同时保持阈值电流密度不增加。通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)生长InGaAs/AlGaAs三量子阱有源区以及3.6 μm超大光腔半导体激光器的外延结构。结合后期工艺，制备了980 nm脊形边发射半导体激光器。在未镀膜情况下，4 mm腔长半导体激光器阈值电流为1105.5 mA，垂直发散角为15.6°，注入电流为25 A时的最大输出功率可达到15.9 W。测试结果表明：所设计的半导体激光器在有效地拓展光场，实现大光腔结构的同时，保证了激光器具有较低的阈值电流。

利用半导体激光器（LD）抽运大模场增益光纤实现了输出功率大于4 kW的主振荡功率放大结构全光纤激光器。实验研究了增益光纤纤芯直径和抽运波长不同情况下激光器的受激拉曼散射（SRS）和横向模式不稳定（TMI）特性。为了抑制SRS，选择纤芯为30 μm的大模场掺镱光纤作为增益介质；为了抑制光纤放大器中的TMI，利用增益光纤吸收系数较低波段对应的915 nm LD作为抽运源，将增益光纤弯曲半径降低到10 cm以提高高阶模的损耗。在种子功率为100 W、最高注入抽运功率为5.3 kW时获得了4.1 kW的功率输出，光束质量M2为2.2，输出激光中无SRS和TMI现象。

设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘（DF）脉冲激光器，引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路，形成39.5 kV、100 ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离，在电极间距为30 mm激活区形成均匀辉光放电，注入能量密度达190 J/L。激光谐振腔选用平平腔结构，激光工作气体采用SF6和D2，其气体配比优化为10:3，此时获得最大能量输出为877 mJ，电光转换效率为1.9 %，脉宽约200 ns，光斑为30 mm×9 mm。

半导体激光器抽运碱金属激光器（DPAL）是近年来发展迅速的新型激光光源。DPAL的主振荡功率放大（MOPA）系统是实现DPAL高功率化的最理想工程手段之一。相对于传统激光器，DPAL的吸收和发射线宽非常窄，因此种子光的线宽是影响DPAL-MOPA输出特性的重要参数之一。建立端面抽运DPAL-MOPA系统的微观动力学理论模型，在计算步骤中考虑了种子光线宽与发射截面的波谱分布，详细计算和分析了种子光线宽对DPAL-MOPA系统的输出功率、输出线宽、提取效率、增益系数和抽运吸收等特性的影响，有助于将来定标放大高功率DPAL系统的构建。

近30年来，量子信息科技是令人激动的研究领域之一。其中，量子保密通信技术，已逐渐开始从实验研究迈向工程应用，有望率先实现商用化发展。面向量子保密通信系统的全面普及和推广，基于半导体激光器的增益开关效应和商品电子学芯片，设计和实现了皮秒脉冲激光器模块。其特点包括：工作波长位于光纤量子信道的低损窗口，即1.5 μm波段；输出光频的波动小于20 MHz；光脉冲的时域宽度为10个皮秒量级；输出光脉冲间不具有确定的相位关系。进一步地，结合“弱相干”单光子源在量子保密通信技术中的应用，对上述特点进行检验和讨论。

研究了单晶高温合金的修复工艺对枝晶生长的影响，分析了不同底角V形槽对激光修复枝晶生长的影响。通过在DD5试样上进行激光熔覆来确定合适的工艺参数，发现减小热输入有利于扩大定向枝晶区域。DD6的搭接实验结果表明30%的搭接率有利于减小搭接区域的杂晶。选用合适的工艺参数对DD5试样的不同底角V槽进行修复。结果表明，V形槽底角在60°~120°的范围内变化时，底部枝晶生长方向变化不大,但侧壁附近杂晶会随着熔池温度的梯度方向与最优生长方向夹角的增大而减小。当V槽底角为120°时，侧壁区域不产生杂晶。

运用激光电弧复合热源焊接方法，通过添加Cu-Zn中间层实现了TC4钛合金与304不锈钢的良好焊接，并对搭接接头横截面形貌、微观组织、相成分、力学性能及断裂位置进行了分析。结果表明，钛合金与不锈钢复合焊接接头过渡区组织成分主要包括Ti-Cu金属间化合物、铜基固溶体及Fe-Cu共析混合物。随着激光功率的增加，在钛铜界面一侧，生成的Ti-Cu金属间化合物厚度逐渐增大，对接头性能产生不良影响，激光功率较大时断裂发生在钛铜界面处。在铜不锈钢界面一侧，Cu和Fe元素互扩散的深度和密度随激光功率的增大逐渐增加，有利于提高接头性能，激光功率较小时断裂发生在铜不锈钢界面处。实现钛合金与不锈钢的良好焊接的关键在于Ti-Cu金属间化合物与Fe-Cu共析混合物的协调控制。

将Abaqus模拟与实验相结合，研究了激光诱导冲击波在膜基结构材料中的传输及其对膜层基体结合强度的影响。建立不同声阻抗匹配模式的膜基结构模型，改变膜层厚度，分别进行模拟和实验。分析不同时刻深度方向的应力分布，膜层脱落的凸起形貌，不同膜层厚度对应的最大应力值、持续时间。结果发现：当膜层声阻抗小于基体时，膜层表面覆盖合适的约束层，可以避免膜层基体界面处形成拉应力，两者结合强度不会减弱，材料表面性能得到强化；当膜层声阻抗大于基体时，应根据加工要求，决定是否可以进行激光冲击；当拉应力不可避免时，膜层厚度需慎重选择，既要考虑材料表面的强化效果，也要减小界面处拉应力强度。

针对聚合物在汽车轻量化应用中引发的连接需求,采用NdYAG脉冲激光器对车用材料聚甲基丙烯酸酯（PMMA）进行激光透射点焊实验研究。利用响应曲面法建立工艺参数与最大拉力和熔池直径的数学模型，并进行实验设计优化与分析。分析了作用时间、离焦量、峰值电压、脉冲频率对连接性能和熔池直径的影响，并采用两种优化准则进行优化分析。结果表明，峰值电压和脉冲频率是通过控制激光功率来影响连接性能，且后者对激光透射点焊连接性能影响较大；当激光功率较大时，能量密度较为集中，增加激光作用时间易造成材料烧蚀甚至穿透。工艺优化过程中，预测值与实验值相对误差保持在8%以内，优化的预测结果与验证实验的结果较为吻合，对提高连接质量和降低生产成本有很好的指导意义。

利用稳态磁场辅助激光熔注，在316L不锈钢基体上成功制备了碳化钨(WC)颗粒分布可调的WC/316L金属基梯度复合材料涂层。讨论了激光熔注时稳态磁场对复合材料涂层中硬质颗粒的分布和组织的影响。研究结果表明，稳态磁场可以抑制熔池流动，降低颗粒在熔池中受到的拖曳力，且随着磁场强度的增大，WC颗粒集中分布在复合材料表层的趋势增大；稳态磁场未改变复合材料层表面的物相种类，但表面的W相含量明显增多，且可使复合材料层表面的共晶组织数量增多、尺寸变大。

为了满足纯钨块体激光选区熔化致密成型的要求，开展了纯钨基板/粉体单层激光熔化/凝固实验，探索了参数窗口，观察了熔滴球化现象，并运用熔滴铺展/凝固竞争模型解释了球化机制。纯钨熔滴具有较高的粘度和表面张力，铺展过程较慢，且钨的热导率和熔点较高，凝固过程十分迅速，熔滴来不及完成铺展而具有快速凝固球化的倾向。增强基板/粉体对激光的吸收有助于提高熔滴峰值温度并延长凝固时间，从而减弱球化倾向。脉冲激光作用下，相对于扫描速度,调整激光作用时间更加合理。当激光作用时间为300 μs时，由于平衡的熔滴体积和温度梯度，可以形成较为良好的熔化轨迹。

利用激光选区熔化（SLM）技术制备了Al-Cu-Mg合金。研究了激光线能量密度对SLM成形试样致密度的影响。在近乎全致密试样的基础上，研究了SLM成形Al-Cu-Mg合金试样的显微组织和力学性能。通过热处理工艺提高了试样的力学性能。研究表明，激光线能量密度为2.4 kJ/m时，成形试样的致密度最高，达到99.8%，近乎全致密。成形试样显微组织由极其细小的过饱和胞晶构成。在细晶强化和固溶强化作用下，成形试样的抗拉强度为401 MPa，屈服强度为252 MPa，延伸率为6.5%；T4热处理后，在析出强化的作用下，抗拉强度提升至532 MPa，屈服强度提升至338 MPa，延伸率提升至13%。

钛酸锶陶瓷是软脆难加工的材料，机械加工容易导致表面产生划痕和破裂。采用主控振荡器的功率放大器（MOPA）脉冲光纤激光控制断裂切割钛酸锶陶瓷基片，通过实验得到了激光控制切割机理。首先用激光扫描去除材料，形成应力槽；随着扫描次数的增加，切槽深度增加；热应力达到该材料的断裂阈值，使裂纹沿应力槽扩展，直至完全断裂。该过程属于自适应裂片，无需后续裂片工艺。此外还发现在激光烧蚀材料过程中出现表面平坦化现象。通过选择合适的工艺参数，可以实现0.3 mm厚钛酸锶陶瓷基片的成形切割。

为研究脉冲激光刻蚀聚酰亚胺基底镀金属薄膜过程，采用有限元软件COMSOL Multiphysics构建高斯脉冲激光辐照复合材料的2维非稳态物理模型，通过求解热传导方程计算不同功率激光辐照金属薄膜的温度场分布，讨论不同激光参数对刻蚀进程的影响。模拟结果表明：刻蚀深度主要受激光功率密度的影响，且随着金属薄膜厚度的增加，激光刻蚀深度先减小后保持不变。在刻蚀过程中，为了更好地保护基底，应选择大功率短脉宽的激光参数；由于铜薄膜比铝薄膜更难刻蚀，在铜薄膜的刻蚀过程中应选择较大功率密度的激光。结果有助于理解激光刻蚀过程，对实际刻蚀过程有一定的指导意义。

为减少吸收和散射对生物组织荧光光谱的干扰，使用蒙特卡罗（MC）方法模拟不同光学参数下的生物组织荧光和漫反射光，提出基于组织漫反射光谱的荧光复原方法。将复原算法中的经验参数编码为解空间中的一个粒子，以组织荧光临床应用效果作为适应值，构建粒子群优化（PSO）算法实现经验参数优化。利用已建立的用于糖尿病无创筛查的组织光谱测量系统，收集327例受试者的皮肤组织荧光光谱和漫反射光谱，使用基于PSO的组织荧光复原算法进行光谱复原。以复原前、后的组织荧光光谱强度作为输入变量进行受试者工作特性（ROC）曲线分析，观察其在糖尿病筛查中的应用价值。结果显示，采用复原前的组织荧光光谱作为输入变量用于糖尿病筛查时，ROC曲线覆盖面积为0.54，最佳诊断点对应的敏感性为32%、特异性为76%；以复原后的组织荧光光谱作为输入变量时，ROC曲线覆盖面积为0.86，最佳诊断点对应的敏感性和特异性分别为72%、86%。上述结果表明，使用基于PSO的组织固有荧光光谱复原算法能有效提高组织荧光光谱的临床应用价值。

通道内幅度噪声和通道间幅度不匹配是限制时间波长交织光模数转换系统（TWIPADC）性能的主要因素。提出了一种基于自适应干扰对消的TWIPADC幅度校正方法。该方法采用自适应干扰对消原理实时消除光源抖动和光时分复用模块引入的通道内幅度噪声，同时采用基于标定的方案对波分复用（WDM）模块等引入的通道间幅度不匹配进行校正。给出了基于所提幅度校正方案的TWIPADC系统结构，通过建立相应的数学模型，理论分析了所提幅度校正方案的原理和流程。仿真结果表明：基于自适应对消理论，可以有效实时消除TWIPADC中光源以及OTDM模块引入的幅度噪声；所提幅度校正方案可以将16通道、32 GS/s TWIPADC系统的信纳比提升30 dB以上。

提出了一种利用光纤布拉格光栅实现对分离式霍普金森压杆产生的应力波的检测方法，简述了其工作原理，并且探讨了杆中产生的应变与光纤光栅中心波长漂移量间的关系。将光纤光栅及应变片均沿轴向对称粘贴于被测圆柱杆同一截面的外侧，对两杆直接撞击及通过波形整形器撞击后杆中产生的应变脉冲进行了检测。在上述两种情况下，将光纤光栅及应变片的检测结果分别进行对比分析，发现两者时域波形吻合；对其进行频谱分析，两者频域成分一致。当撞击速度为11.33 m/s时，光纤光栅测得的最大应变为-1087.04 με，其相对误差为2.26%；粘贴波形整形器后，撞击速度为9.8 m/s，光纤光栅测得的波速为5236.4 m/s，其相对误差为2.84%，误差范围基本能满足工程测试的要求。

利用镀自组装薄膜的双峰谐振长周期光纤光栅（LPFG）实现了高灵敏的折射率传感，给出了提高镀膜双峰谐振光纤光栅对环境折射率（SRI）灵敏度的途径。确定最佳镀膜厚度，使光纤包层模位于模式转换区附近；调整光纤半径，使镀膜后光栅的双峰位于相位匹配转折点(PMTP)附近，给出了确定最优膜厚和光纤半径的方法。将不同半径的双峰光栅镀自组装聚丙烯胺盐酸盐(PAH)/聚丙烯酸 (PAA)薄膜后，放入不同浓度的葡萄糖溶液中进行折射率传感实验。结果表明：通过优化光纤半径和薄膜厚度，镀膜后工作于模式转换区附近和PMTP附近的双峰光栅对1.333~1.372范围内折射率的灵敏度高达3985 nm/RIU（RIU为单位折射率），明显高于不在模式转换区或PMTP附近的光栅，亦高于已报道的非双峰镀膜长周期光纤光栅。

扫频光源(FSOS)在光通信、光传感和光成像等领域得到广泛应用，其扫频宽度和扫频速度直接影响了这些应用的性能。提出了一种明显改善扫频激光光源扫频范围和扫频速度的新方法，在移频环路中引入单边带调制，增强扫频电光调制，产生高阶稳定的光梳，从而在保证相同线性度和窄线宽条件下，利用窄带的扫频电信号获得宽的光扫频范围。利用200 MHz的射频扫频宽度得到约11.44 GHz的光扫频宽度，扩频约57倍，由于每次扫频时间相同，扫频速度也提高约57倍。

为了进一步拓宽端面拉伸增敏的分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的工作频带，研制了一种外径为13 mm的聚氨酯端面拉伸式增敏结构的DFB光纤激光水听器，建立了其声压灵敏度与聚氨酯材料参数的理论模型，仿真分析了水听器的动态特性与聚氨酯材料参数的关系，并制备了参数经过优化后的双组分聚氨酯材料，制作了水听器原型样品并进行了水声实验研究。实验测得，研制的聚氨酯端面拉伸式增敏结构的DFB光纤激光水听器在10～20000 Hz的宽频带内获得了(-137.60±2) dB的声压灵敏度，表明聚氨酯端面增敏式封装有效地拓宽了水听器的工作频带，很好地满足拖曳线列阵的工程化应用要求。

针对铥钬共掺光纤放大器在放大2 μm以上长波段信号光时因存在反向放大的自发辐射(ASE)而造成的放大效率浪费的问题，提出了在放大器输入端插入一个中心波长为1950 nm的光纤光栅（FBG）的方案，并从理论上研究了光栅参数对放大器在2 μm以上波段增益特性的影响。通过数值模拟给出了几种不同的铥钬掺杂比例下、有无FBG时，放大器对2040 nm信号光的增益随光纤长度的变化曲线，分析了插入FBG后放大器最大增益和对应的最佳光纤长度的变化，以及这种变化对铥钬掺杂比例的依赖性。通过模拟放大器输入端的反向ASE光谱，以及抽运光、信号光、ASE与FBG反射光功率沿光纤传输的演化行为，解释了FBG对放大器产生影响的根本原因，并进一步指出为提高放大器长波段增益而加入短波段FBG的适用条件。并初步研究了加入FBG对放大器增益谱及噪声特性的影响。

研究了一种多路传输且频率可选的波分复用光纤无线系统。该系统可同时传输最多4路频率可选的下行毫米波信号和2~4路上行信号。经仿真实验，通过7×8数字光开关矩阵系统可产生6种倍频因子分别为2、4、6、8、10、12的毫米波信号，且多路不同频的下行毫米波信号在误码率为10-9情况下经50 km单模光纤传输的功率代价范围为1.21 dB~1.71 dB，同时多路上行信号功率代价为1.10 dB~1.24 dB,系统体现了良好的抗色散性和均衡性。

在深空激光通信中，脉冲位置调制(PPM)是一种常见的调制方式。而传统的多脉冲位置调制(MPPM)方式中每个信号块发送光脉冲的数目是固定的，随着深空探测技术的不断发展，对调制方式的要求也不断提高，需要对MPPM方式进行改进，因此，在MPPM方式基础上，提出了一种新的调制方案（n脉冲XPPM）以提高MPPM的误码率(SER)和带宽利用率。基于n脉冲XPPM的传输特性，推出其传输速率、所需功率和带宽以及SER的表达式，通过与传统的单脉冲位置调制（LPPM）和MPPM比较，得出在相同的平均功率情况下，n脉冲XPPM方法的SER比传统MPPM方法低得多，并且在传输速率以及所需带宽方面，n脉冲XPPM也优于其他两种PPM方式。室内仿真实验表明，在通信距离大约为4×1011 m的地球至火星深空通信系统中，采用n脉冲XPPM方式可以使系统的传输速率达到2.746 Mbit/s，带宽利用率也可达到85%左右。

偏振非互易误差是光纤陀螺中的主要误差来源之一。双偏振光纤陀螺中两正交偏振态所含偏振非互易误差存在反号特性，因此可利用光域补偿抑制偏振非互易误差。基于双偏振光纤陀螺理论和模型，研究光源特性对双偏振光纤陀螺性能的影响，发现相干长度小且偏振度（DOP）低的光源有利于补偿偏振非互易误差，从而改善双偏振光纤陀螺的长时间稳定性性能。实验表明，双偏振光纤陀螺中采用超荧光光纤光源或消偏的超辐射发光二极管，可实现偏振非互易误差的有效补偿。

红外仿真作为一种新型仿真手段，以其仿真可信度高、重复性好、实验成本低等优点在**领域得到越来越广泛的应用。为满足红外仿真系统的要求，调节红外短、中波段能量的比例，对系统中的滤波器进行研制。选择Ge和SiO作为高低折射率材料，利用Ge在可见光和近红外的吸收特性，通过叠加膜堆展宽反射带，采用TFCalc软件的变度量（variable metric）法对双波段能量调节、超宽截止带滤波器进行优化设计。并针对不同材料的特性，分别采用电子束蒸发和电阻蒸发技术，制备了相应的滤波器。通过逆向工程方法分析消光系数对透射率的影响，解决了膜系透射率偏低的问题。制备的滤波器在300~1900 nm和5500~7500 nm波段透射率小于1%，在2000~2500 nm波段平均透射率为90.6%，在3700~4800 nm波段平均透射率为35.7%，满足该系统环境测试要求。

二面角是几何量测量的重要对象。测角方法众多，但可用于在机、自动化测量的方法仍相对匮乏。提出了一种基于非接触激光回转射线的二面角在机测量方法。激光位移传感器的测量射线在空间内绕固定轴旋转，构成回转射线，是测头的核心部分。回转射线扫掠待测工件表面，通过测量两被测平面与测头的距离信息并结合相应的数据处理，即可完成二面角的测量。测量装置作为机床的选配件，由数控机床主轴搭载，可实现在机测量。提出了基于非接触回转射线的二面角测量方法的数学模型，分析了相应的误差来源并实验验证了该方法的有效性。该方法可以较好地完成0°~120°范围内的角度测量，测量结果与三坐标测量机给出的相对真值进行了对比，实验结果表明，最大误差为14″，相对误差不超过0.048%。

针对单光束激光周向探测系统中的扫描频率与电机转速的匹配难点问题，进行了单光束脉冲激光周向探测系统的目标探测研究。为提高单光束脉冲激光周向探测系统探测概率，建立了周向探测系统的弹目交汇模型，运用蒙特卡罗算法分析了激光脉冲频率和电机扫描转速对周向探测系统探测目标概率的影响，并选取最佳脉冲频率与电机扫描转速。根据最佳激光脉冲频率与电机扫描转速设计了原理样机并进行模拟探测实验。实验结果表明，当脉冲激光频率为20 kHz，电机扫描转速为30000 r/min时，在3 m探测距离范围内周向探测系统能有效探测目标。为单光束激光周向探测系统的最佳激光脉冲频率和电机扫描转速设计提供依据。

为了实现高速、高精度、高灵敏度、操作方便可控、稳定性好和成本较低的剩余双折射值和快轴方向角的同时测量，采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)组合，并运用探测器探测信号和锁相放大器锁相输出一倍频项数据。直流(DC)项和倍频项数据在计算机中求解得到双折射值和方向，实现了双折射值和方向的单弹光单通道同时测量。对该新方案原理进行了分析，并搭建了实验系统。采用初始值偏移的方法对系统进行了校准，并运用该系统对Berek偏振补偿器样品进行了实验分析。实验结果表明，系统校准有效地消除了PEM和EOM的自身剩余双折射引入的测量误差；本文方案对剩余双折射值的测量精度和重复度分别优于99.16％和0.0082 rad，剩余双折射的快轴方向角测量重复度为0.06°。本文方案具有工作稳定、重复度高、测量速率快、成本相对较低和系统利于工业自动化集成等应用优势。

提出了一种基于特殊点的两步广义相移干涉相移值提取算法。搜索干涉图中满足特殊要求的点位置并利用相移值和特殊点数据关系计算得到相移值。根据是否需要记录物光和参考光图像分为盲提取和非盲提取两种方式。进行了理论分析、模拟仿真及实验验证。实验结果表明，该算法在速度和精度上达到同类算法的水平，在干涉条纹数少于1时相移提取值精度优于同类算法。

复制拼接是天文领域目前制作大面积平面衍射光栅的重要方法之一。光栅复制拼接需要相应的拼接系统，从成本控制和光栅研制周期角度考虑，一套常规拼接系统应适用于不同参数光栅及不同检测波长的拼接，并且系统拼接精度必须满足光栅拼接要求。根据夫琅禾费远场衍射原理，建立双光栅拼接系统的五维误差理论模型，分析了入射光波长、衍射级次、光栅常数、入射角等参数改变时的拼接误差及其变化趋势，并根据实际拼接需求给出了上述参数的变化范围。计算得到了当光栅参数及检测条件变化时能够满足使用要求的拼接误差精度指标。所得出的拼接误差变化趋势及拼接精度指标对于设计复制光栅拼接系统具有指导意义。

为了更加实时、精确地实现小型无人机视觉导航，利用矩形的几何特性以及空间点、线的共面特征，提出了一种基于单目视觉的位姿分步估计方法。该方法在任意位置对空间矩形进行拍摄，通过获取的一对正交消隐点，确立无穷远点在像平面的投影关系，完成姿态估计；利用光心、空间矩形以及其投影的共面性特征建立约束方程，求解空间矩形在摄像机坐标系下的法向量，结合欧氏空间线性变换的不变性，实现摄像机坐标系中矩形4顶点坐标的线性求解，并根据空间点在世界坐标系与摄像机坐标系间的转换关系，完成位置估计。为了抑制图像噪声对位姿估计的影响，建立基于空间点、线共面特征的指标函数，利用NM寻优算法实现对位姿参数的非线性优化。实验结果表明，该算法具有计算精度高、实时性强、适用范围广的优点，设计的优化算法能够有效地抑制图像噪声，提高了位姿估计的稳健性。

100 km远距离测距的激光雷达，由于作用距离远，多采用低重复频率、高能量激光器配合大口径望远镜实现远程激光测距，导致系统存在体积大、重量大、功耗高等缺点。基于光子计数技术的激光测距雷达具有灵敏度高的特点，有效降低了系统的激光能量和望远镜的接收口径，降低了系统的体积、重量和功耗。设计了一种应用于远距离小目标探测的测距激光雷达，采用盖格模式的雪崩光电二极管实现光子计数，实现了系统的小型化。详细介绍了该系统的设计原理、组成部分和实验结果。实验结果表明，在双程大气透射率为0.25的大气环境下，对于有效反射面积为6 m2、反射率为0.1的小目标，该系统的最远测距能力达到100 km，距离分辨率为6 m。

通过分析机载雷达（LIDAR）点云数据与航空影像数据特点，提出了融合机载LIDAR点云和航空影像的建筑物轮廓探测方法。分别提取机载点云和航空影像中的部分建筑轮廓线，将轮廓线拟合成直线段的建筑物轮廓边，并以两相邻且垂直的轮廓边相交得到建筑的角点，根据建筑物的同名角点实现机载点云和航空影像的配准融合；将航空影像的光谱信息赋予机载点云，并将光谱信息作为特征向量进行聚类，分离出植被和树木等地物，利用高程信息从光谱信息相似的地面道路和建筑物中分离出建筑物，提取建筑物的轮廓边，完成建筑物轮廓的探测。实验结果表明，利用该方法进行建筑物点云的分类正确率可达97.96%，轮廓边的提取精度可达0.21 m，能够有效的实现建筑物轮廓的探测。

设计了一种双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器。以发射波长分别为540 nm和610 nm的CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜作为核心器件，研究了其光致发光光谱的峰值波长、量子点带隙、峰值强度和自参考光谱强度等参量随温度的变化特性。结果表明，在30~100 ℃的测量范围内，掺杂量子点薄膜的光致发光光谱峰值强度随着温度的增加而逐渐减小；峰值波长、量子点带隙和自参考光谱强度与温度均呈线性关系；峰值强度与温度呈指数规律关系；证明了自参考光谱强度在升温与降温的过程中具有较好的稳定性；峰值波长随温度升高出现红移，平均灵敏度可达到0.055 nm/℃。

以汽油、煤油和柴油的混合溶液为研究对象，将柴油作为干扰物，分析混合溶液中汽油和煤油的含量，提出了一种通过分析三维荧光光谱数据测量油类混合物成分及含量的新方法。该方法结合展开偏最小二乘法(U-PLS)与残差四线性分析(RQL)处理三维荧光一阶导数光谱。利用Savitzky-Golay多项式拟合微分法分别对油类混合物光谱数据的x轴和y轴求偏导，并将三维荧光光谱扩展为五维导数光谱，再通过U-PLS/RQL建立该四阶数据的校正模型，对预测样品进行分析，使光谱数据得到合理的分解与识别。预测相对误差减小到5.0%以下，预测精度高于三阶多元校正法。

透镜材料对激光能量的吸收导致深紫外光刻投影物镜温度升高，产生热像差。离轴照明模式下，温度呈非对称分布，研究温度场对热像差的仿真预测和补偿具有十分重要的意义。提出了温度分布函数模型描述4种照明模式下物镜的三维温度分布；研究了温度的时间特性，并通过计算预测了光刻物镜的热稳态温度值以及达到稳态所需的时间。结果表明，利用该温度分布模型描述多种常见照明模式下投影物镜的空间温度分布，平均拟合误差约为10-3 ℃量级；通过温度时间关系函数预测热稳态温度的误差约为10-4 ℃，时间误差不超过3 min。通过该温度分布模型计算得到的热像差结果与基于SigFit的仿真结果一致，但计算效率提升了三个数量级。

得益于高功率尾纤输出半导体激光器和非保偏光纤及器件的发展，随机偏振光纤激光在过去十年内输出功率得到了极大的提升，但国内尚无高功率非保偏大模场光纤放大器偏振控制的实验报道。