A concept of divergence angle of light beams (DALB) is proposed to analyze the depth of field (DOF) of a 3D light-field display system. The mathematical model between DOF and DALB is established, and the conclusion that DOF and DALB are inversely proportional is drawn. To reduce DALB and generate clear depth perception, a triple composite aspheric lens structure with a viewing angle of 100° is designed and experimentally demonstrated. The DALB-constrained 3D light-field display system significantly improves the clarity of 3D images and also performs well in imaging at a 3D scene with a DOF over 30 cm.

为提高1 μm波段超辐射发光二极管的输出特性，对外延结构及J型波导结构参数进行研究，基于研究结果确定外延结构及波导结构参数并对电极窗口制备工艺及单层氧化铪薄膜成膜条件进行了优化。研究表明，缩小波导与限制层AlGaAs材料中Al组分差值利于改善器件光束特性。此外，增加刻蚀深度、脊宽及曲率半径均会使损耗系数减小以提高器件输出功率。基于仿真结果制备出非均匀阱宽大阱深的三量子阱结构器件，前腔面镀制反射率约为0.5%的单层氧化铪薄膜，后腔面蒸镀高反膜，腔长约2 mm，波导曲率半径为21.8 mm，在500 mA连续电流注入下，实现了118.1 mW输出功率和32.5 nm光谱半宽。单层增透膜的设计抑制了器件激射并简化了工艺复杂度，避免了多层增透膜不同材料间的应力问题。

宽条形半导体激光器广泛应用于激光泵浦、激光加工等领域。针对宽条型半导体激光器输出光谱宽、调谐范围小的问题，采用衍射效率分别为28%和55%的反射式衍射光栅作为反馈元件构建了宽条形970 nm波长光栅外腔半导体激光器。研究了Littrow结构激光器参数对其性能（调谐范围、功率、阈值电流、线宽）的影响。实验结果表明，通过结构优化可得到窄线宽可调谐激光输出，适当地提高温度和使用较高衍射效率的光栅可增加激光器调谐范围，并且较高衍射效率的光栅可降低激光器的阈值电流。基于S偏振入射方式的光栅外腔激光器最大可实现27.87 nm的波长调谐范围，光谱线宽压窄至0.2 nm，输出功率可达1.11 W。

针对信息抗截获过程中，由于数据节点控制能力较弱，导致数据易丢失与信息安全性不高的问题，文章提出了基于混沌映射的光纤通信物理层抗截获方法。通过光纤信号检测识别判定截获信号的存在性，基于混沌映射加密图像，构建密文矩阵；物理层通信编码联合传输，实现接收端和发送端的信息交换；建立通信物理层抗截获模型，实现光纤通信物理层抗截获目标。在搭建的光纤通信网络结构中，选择一组带有实际意义的图像作为测试样本，分别采用所提方法和传统方法做对比，实验结果表明，在所提方法下能够对图像数据进行全方位加密，具有较强的抗截获性能，且在图像传输中能够保留图像中的数据信息，而传统方法分别丢失了15和12组数据信息，验证了所提方法更具有优势。

辐照环境下掺铒光纤性能下降严重影响了其在空间环境中的应用，而Ce可以凭借其变价能力抑制光纤的辐致损伤效应。利用螯合物气相沉积法制备了不同Ce掺杂量的掺铒光纤，在常温下使用⁶⁰Co辐照源对光纤进行了累积剂量100 krad、剂量率6.17 rad/s的辐照实验。通过吸收损耗谱的测试发现Ce掺杂含量高的光纤在辐照后损耗为419.185 dB/km@1200 nm，且荧光寿命变化量减小了0.578 ms。通过切片芯层透过率及电子顺磁共振测试发现Ce掺杂可以有效降低光纤中Al和Ge相关的色心缺陷数量。最后通过增益测试验证了Ce掺杂对掺铒光纤抗辐照能力的改善，辐照后高Ce掺杂的光纤比未掺杂Ce光纤的增益高出4.15 dB。实验结果表明，Ce掺杂可以有效增强掺铒光纤抗辐照性能，这一结论对掺铒光纤在太空中的应用具有重要意义，该研究结果能够为后续掺铒光纤的耐辐照加固及其在空间中的应用提供参考。

为验证La掺杂对于掺铒光纤抗辐照性能的影响，采用La掺杂光纤与无La掺杂光纤进行光纤辐照实验。使用⁶⁰Co辐照源在常温下对光纤进行累积剂量100 krad，剂量率6.17 rad/s的辐照实验。结果发现，La掺杂光纤在1 200 nm处损耗为0.030 67 dB（km·krad），相比于无La掺杂光纤0.039 53 dB（km·krad）更低，且La掺杂光纤在辐照环境下的增益变化更小。通过光纤吸收谱和EPR谱辐照前后的对比，确定了Al-OHC缺陷为影响光纤辐致损耗的关键因素。La掺杂可以在一定程度上代替Al作为Er离子的分散剂从而增强光纤的抗辐照能力，且La掺杂对光纤的增益性能不会产生负面影响。该研究可为后续特种光纤在空间应用中的抗辐射加固设计提供参考。

为了实现在地基条件下对动平台光学测量设备跟踪性能的检测与鉴定，提出了一种六自由度检测靶标及检测方法。采用旋量指数积法以全局的方式建立了检测靶标连续无奇异性的运动学模型，只需建立检测靶标首尾两个坐标系，提高运算效率，实时高精度模拟动平台与典型机动目标的融合运动轨迹。综合考虑检测靶标与光学测量设备的性能指标，计算并分析得到某船载光学测量设备方位与俯仰轴跟踪随机误差分别为23.88″和23.86″。将模拟光学目标安装于机械臂末端构建了六自由度检测系统，制定合理可行的检测方法，进行船载光学测量设备跟踪性能的检测与鉴定试验。试验结果表明：在方位与俯仰轴角速度不同的情况下，船载动平台光学测量设备跟踪随机误差与理论分析基本保持一致，验证了该检测系统及检测方法的有效性与优越性，实现了在地基条件下对动平台光学测量设备跟踪性能的检测。

为实时测量火箭垂直起飞段轨迹数据，提出了一种基于激光雷达的融合轨迹测量技术，将两台激光雷达分别安装于二维精密转台构成融合测量系统，在火箭发射前，两台激光雷达同时扫描火箭中上部目标区域，采用激光点云数据修正、火箭目标区域轨迹初值解算和两台轨迹数据融合处理算法，计算并分析得到激光雷达静态与动态轨迹测量精度分别为0.023 5 m和0.036 6 m。在火箭垂直起飞过程中，二维精密转台实时接收火箭目标区域的轨迹数据，根据火箭位置信息引导激光雷达高精度跟踪扫描火箭起飞全过程，实现了火箭垂直起飞段实时高精度的轨迹测量与数据输出。基于激光雷达的火箭起飞段融合轨迹测量技术有效提高了火箭轨迹数据的测量精度和测量可靠性，保证了火箭发射安全。