相位敏感光时域反射仪（Φ?OTDR）已被广泛应用于周界安防以及轨道交通和管道监测等动态传感领域，进一步提升振动信号识别准确率对异常事件及时报警具有重要意义。针对长距离相干探测相位解调Φ?OTDR易受干涉衰落影响而导致误报率较高的问题，笔者提出了基于强度和相位信号混合输入的模式识别方法。所提方法使用多层感知模块提取强度信号中的衰落噪声特征，采用常规一维卷积神经网络作为对照模型。实验结果表明：使用强度和相位作为混合输入的模型对人工敲击、机械挖掘、人为行走和跳跃等4种事件的平均识别准确率可以达到98.8%，优于仅使用相位信号作为输入的一维卷积神经网络模型的平均识别准确率96.1%。采用强度信号辅助相位信号检测的模式识别方法可进一步提高Φ?OTDR的模式识别准确率。

为了提高半导体激光加工中激光光斑中心定位精度, 根据皮秒超短脉冲激光辐照单晶硅后产生的光斑图像灰度分布特点, 提出了一种基于灰度直方图的激光光斑中心定位算法, 通过模拟激光光斑仿真分析和单晶硅刻蚀实验, 对比研究了不同辐照时间与不同激光功率条件下该算法与传统算法的定位精度。结果表明, 在辐照时间不同的条件下, 该算法定位精度达到0.761 μm, 比灰度重心法提高51.3%, 比最大行列灰度值法提高93.9%; 在激光功率不同条件下, 该算法的定位精度达到0.793 μm, 比灰度重心法提高73.4%, 比最大行列灰度值法提高86.8%。此研究可为皮秒超短脉冲激光光斑中心定位控制系统的设计提供指导。

基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置的核心器件是两套自由电子激光振荡器，能够产生覆盖2.5～200.0 μm波长范围的连续可调的中红外和远红外激光光谱。每套振荡器包括一个波荡器、一对由位姿可调的镀金球面反射镜和真空室构成的谐振腔以及三个POP-IN探测器。在准直过程中，需要保证波荡器磁中心、金属球面反射镜轴心和电子束流中心线达到很高的共轴精度以实现激光的饱和输出。为了实现对波荡器束流的监测，需要通过准直的手段保证反射镜的光可以通过三个由步进电机控制的POP-IN上的直径为1 mm的小孔。采用激光跟踪仪配合光电自准直仪，对谐振腔进行了准直，谐振腔反射镜的横向倾斜度小于50 μrad，横向离轴偏差小于0.1 mm。使用激光跟踪仪结合准直望远镜，实现三个POP-IN的工作点位置与电子束流中心线共轴，共轴精度为0.15 mm，并通过激光器搭建在线准直系统，将真空外准直激光照射到腔体内部以调节反射镜姿态。开展了离线标定实验和现场安装，红外自由电子激光装置的顺利出光证明所提方案是可行且可靠的。

为了更准确地评价渐进多焦点镜片(PAL)的设计结果,采用Zemax对渐进多焦点镜片进行评价。结合一个光焦度增量为2.5 m-1的渐进镜片实例,辅以MatLab软件,计算出镜片表面参数,以及球面度和柱面度的理论分布图。然后将镜片参数导入Zemax,获得球面度和柱面度的仿真结果,与理论分布图比较,得出更准确的评价结果,说明Zemax能更准确、全面地评价渐进镜片。

从眼镜片用顶焦度的定义出发，探讨了渐进加光镜片的原理和结构，介绍了子午线设计的原则和方法。选择镜片周边的加光曲线形式，通过在边界条件下对子午加光曲线做变换，确定镜片表面的屈光度分布，给出了基于加光曲线变换的设计方法。与传统方法相比，不仅在形式上统一了渐进加光镜片的屈光度分布，而且还为设计者提供了更自由灵活的选择。利用曲面微分几何原理获得镜片表面面型矢高，计算屈光度和像散分布。通过实例设计表明，此方法可以设计出所需渐进特征的加光镜片。

用自行研制的光电直读光谱仪原理样机采集了已知成分的黑色金属的电弧激发光谱,通过理论分析和试验,证明了采用多项式法建立的谱线位置与波长转换关系随标定多项式幂次的增加,其标定误差不断减小。在仪器分辨率顺利实现的条件下,一元三次或四次多项式都是较好的标定多项式选项。

为了研究高功率系统中高反膜的损伤机制, 对高功率系统中最常用的基频高反膜进行了损伤实验。利用台阶仪、扫描电镜、表面轮廓仪等手段, 对实验样品的典型损伤形貌进行了比较和分析。结果表明：保护膜的存在增强了样品的抗激光损伤能力;未加保护膜样品的典型破坏形貌是由材料热物特性差异导致的分层剥落损伤, 这类损伤在后续的脉冲辐照下会迅速发展;有保护膜样品的典型破坏形貌是中心带有μm量级小坑的等离子体烧蚀损伤区, 其主要是由缺陷受热力作用喷溅导致, 小坑附近膜面的凸起是这种力学作用的宏观体现, 这类损伤在后续的脉冲辐照中表现得相对比较稳定。保护膜的存在, 在一定程度上抑制了分层剥落这种灾难性损伤的出现, 改善了样品的损伤特性。

分析了激光预处理对ZrO₂-SiO₂ 1064 nm 高反射膜激光损伤阈值以及引起损伤缺陷的影响。在以缺陷损伤阈值和缺陷密度表征缺陷的基础上,研究了预处理前后薄膜中引起损伤缺陷的变化情况。研究了激光预处理能量和预处理效果的关系。结果表明,激光预处理可以清除ZrO₂-SiO₂ 1064 nm 高反射膜中低阈值的缺陷,但预处理能量密度较高时,可以使薄膜中高阈值缺陷转化成低阈值缺陷。因此扫描预处理应采用相对较低的能量密度。