利用环形艾里振幅调制部分相干光（PCB），解决PCB的光束扩散问题，并研究了艾里函数尺度因子、截断孔径和相干长度对光束自聚焦距离和聚焦强度的影响，以及部分相干环形艾里光束在湍流环境中的闪烁指数。研究结果表明：通过调制环形艾里振幅可以控制PCB的聚焦距离，并在保留PCB对抗湍流影响、减轻光强闪烁的同时减少光束发散，聚焦点处光强闪烁较原本PCB得到进一步降低。

在水下无线光通信(UOWC)中,光传输可能会发生在近水面,此时水表面波扰动对通信性能的影响不可忽视。在实验室环境下搭建了近水面UOWC系统,应用风扇控制产生水表面波扰动场景,研究水表面波扰动对通信性能的影响。采用不归零开关键控(NRZ-OOK)调制,研究速率为500 Mbit/s的伪随机信号在10 m自来水信道传输过程中,输入光强和水表面波扰动对信号误码率(BER)的影响。研究表明:光信号在近水面传输时,系统的BER与输入光强的大小密切相关。水表面波扰动对通信质量影响显著,不仅与光传输链路中水表面波扰动的区域范围有关,还与水表面波扰动的深度有关,而且BER随扰动的范围和深度呈现某种特定的统计规律。该规律对近水面光链路、水-空链路及空-水链路的无线光通信系统的接收、跟踪和瞄准装置设计与优化具有一定指导意义。

具有中心对称相干度分布的非均匀部分相干光, 即径向部分相干光束(RPCB), 可以有效降低大气湍流引起的光束闪烁, 改善接收质量。应用波动光学仿真方法, 比较研究了相干高斯光束、高斯谢尔模光束和具有凸型高斯型、超高斯型相干度分布的径向部分相干光束在各向异性的非Kolmogorov湍流中的传输特性, 从远场光强分布和孔径平均闪烁指数等方面分析了湍流的各向异性参数和非Kolmogorov功率谱指数对远场光束质量的影响。仿真结果显示, 光束的接收质量随功率谱指数的增大而持续劣化；同时, 各向异性湍流会导致远场光斑呈椭圆形分布, 因而在接收端使用等面积的椭圆接收孔径替代圆形孔径, 可以显著降低接收机的孔径平均闪烁指数。总体而言, 径向部分相干光束在各向异性非Kolmogorov湍流中, 特别是在接收孔径较小的情况下, 具有优于完全相干光和高斯谢尔模光束的传输性质。

为满足模具行业对激光强化设备的需求, 研制了一台多轴激光强化机床。在普通三轴数控机床基体的基础上, 对原机床主轴部位进行改进, 加入两个旋转轴、激光器及CCD观察系统。采用激光干涉仪对机床运动轴的定位精度和重复定位精度进行测量和补偿, 分析机床各运动轴的运动和激光加工的特点, 结合UG NX后处理编辑工具对多轴激光强化机床的后处理进行了理论分析和实验验证。结果表明, 补偿后机床的定位精度不大于0.05mm, 重复定位精度为±0.02mm。根据现有模具, 运用研制的UG NX后处理进行编程, 导入到机床中, 实现了激光表面强化处理。这一结果证明了试验激光加工机床及后处理的可行性, 对普通机床升级到激光加工设备是有帮助的。

采用正交实验优化了激光加工导轨试样的工艺参数，用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计对试样进行了显微组织分析和硬度测试，并在油润滑下与常规处理试样进行了磨损性能对比试验。结果显示，电流对硬化深度影响最显著，然后依次为扫描速度、脉宽和频率，优化后的激光加工参数：扫描速度为0.25 mm/s，电流为150 A，脉宽为10 ms，频率为7 Hz。激光加工试样熔凝区分布有球状石墨，相变区晶粒尺寸较熔凝区更细小，分布更均匀；硬度较常规处理有显著提高，其分布无变化梯度。当循环次数达38000时，激光加工试样较常规处理试样耐磨性提高约1倍。

测距精度是评价脉冲激光测距系统性能的重要参数之一，对基于盖革模式雪崩光电二极管的光子脉冲外差探测系统的测距精度进行了研究。利用激光外差探测原理和光子计数探测的统计理论，建立了系统测距精度模型。研究了激光回波强度、脉宽、本振光强度、噪声、回波位置与拍频等6个因素对测距精度的影响。研究结果表明，当回波脉冲强度较弱时，这6个因素对测距精度影响很大。当回波信号激发的初始电子数多于4个时，影响测距精度的因素主要是激光回波强度和脉宽。回波越强，脉宽越窄，本振光越强，噪声越低，回波位置越大，拍频越小，测距精度越高。

建立了一个由量子噪声和非线性色抽运噪声共同驱动下的单模激光立方模型，并将其在极坐标下分解为场幅和相位的朗之万方程(LE)。采用近似福克普朗克方程的方法处理相位朗之万方程中的色噪声，使其马尔科夫化。将马尔科夫化后的相位朗之万方程与锁相条件相结合，得到稳定锁相值。详细讨论了量子噪声实虚部间的关联和抽运噪声实虚部间的关联对激光锁相的影响。结果表明激光锁相由量子噪声实虚部之间的关联引起，而抽运噪声实虚部间的关联和量子噪声实虚部间的关联均可改变这一锁相。