受激拉曼散射是相干拉曼散射中的一种, 其产生的信号在三阶非线性效应下得到了显著地增强, 且没有非共振背景的干扰, 光谱与自发拉曼光谱几乎完全一致。 因此, 基于受激拉曼散射的显微成像技术具有无标记、 高特异性、 非侵入等优点, 已成功运用在生物细胞成像中并取得了许多重大的成就。 受激拉曼信号与激发光的波长相同, 易受到激发光背景噪声的干扰, 为解决该难题, 常采用光学调制与相敏检测相结合的方法对其进行检测。 检测过程中, 调制深度对受激拉曼信号强度和信噪比有重要影响。 针对此, 基于相关理论深入分析了调制深度对受激拉曼信号强度及信噪比的影响。 同时考虑到在生物光谱成像等应用中, 细胞光损伤阈值对两束激发光功率之和的限制, 分析了不同调制深度下, 获取最大信号强度及最佳信噪比的激发光功率配置方法。 通过搭建受激拉曼实验系统, 以二甲基亚砜为研究对象, 进行实验验证。 研究结果表明, 在光损伤阈值的限制条件下进行受激拉曼损耗检测时, 同一调制深度下, 当泵浦光与斯托克斯光光功率比为1: 1时信号强度达到最强, 比值为1∶2时信号的信噪比达到最佳。 在泵浦光与斯托克斯光光功率比相同的条件下, 受激拉曼信号强度和信噪比均随调制深度的降低而降低且近似呈线性相关。 实验得到的二甲基亚砜受激拉曼光谱图也验证了在实际样品的光谱检测中, 调制深度越高得到的光谱信号越强, 信噪比越佳, 整体的光谱质量也越好。 该研究结果是对受激拉曼显微技术在信号调制与检测方面的完善, 可为受激拉曼光谱检测和细胞成像实验做出参考性指导。

应用纳秒脉冲激光烧蚀铝的动力学模型分析了激光诱导等离子体的演化过程。通过设置有无空腔的不同情况，研究和讨论了空间约束对等离子体和光谱信号的影响，并得到了等离子体演化过程中的电子温度和电子数密度。基于局域热平衡的假设，计算了铝在396.15 nm波长处的谱线强度。与无空腔条件下产生的等离子体相比，有空腔时等离子体的电子温度和电子数密度都明显提高。随着空腔宽度的增加，增强效果减弱，光谱信号强度先升后降，在空腔宽度为1.4 cm处获得最大值。建立了实验装置，实验结果与仿真结果吻合得较好，在同一宽度下得到了最大的信号强度值。模拟和实验结果提供了膨胀过程中等离子体空间和时间分布的数值信息，并解释了空腔存在对等离子体演化产生影响的机制。

海洋温度和盐度是重要的海洋环境参数，对了解海洋性质、生物多样性具有重要作用。本文基于碘分子吸收池的边缘探测技术，将携带有温度信息的布里渊散射光分为三束，这三束光分别通过三个压强不同的碘分子吸收池，形成三个探测通道，得到两个信号的强度比值信息；之后利用迭代算法即可同时反演出被测区域的温度和盐度信息。采用探测器输出信号强度比值的形式能有效抑制激光器光强抖动带来的影响。为将测温误差控制在0.2 K以内，所提算法对探测器输出强度比值的随机抖动程度为1.3‰。本技术路线具有不受入射角影响、测量速度快、无需事先知晓盐度信息等优势，有望应用于机载、星载等移动平台上。

在可见光语音视频的实时传输中，系统对速率要求较高。为了降低传输速率，在发送端利用现场可编程门阵列(FPGA)调制模块分别采集视频数据和语音数据，然后加载至对应的发光二极管(LED)驱动电路，将2路LED发出的光同时投射到光电探测器上；接收端根据光/电转换之后的电压信号进行强度判别，分离出语音数据和视频数据，分别传输至对应的终端。实验证明该系统在传输速率相对较低的情况下可以进行实时语音视频的传输。

卫星检测识别是移动通信天线跟踪系统中的关键技术。设计并实现了一种基于FFT的卫星信号检测识别系统，该系统通过检测卫星信标信号识别卫星，保证了识别率。在卫星跟踪阶段通过FFT实时纠正频偏，使频偏稳定在一定范围以内，提高了天线跟踪目标卫星的精度和稳定性。

卫星识别跟踪系统是动中通测控系统中的关键技术。首先研究了目前卫星识别跟踪系统采用的方案,根据动中通系统的工作需要,提出了双源卫星识别跟踪系统方案,并根据该方案完成了双源卫星识别跟踪系统的软硬件设计,该方案能够实时敏感卫星信号强度的变化,响应速度快、跟踪精度高,使系统能够通过检测特定的信号以及信号强度的变化识别和跟踪卫星,保持通信链路的畅通,在检测信标识别卫星阶段采用了FFT纠正频偏的算法,提高了系统的精度和稳定性。

为实现高功率激光驱动器中大口径光学元件表面疵病的低漏检率识别，针对微弱疵病的低信噪比特点，提出了改进的局部信号强度比自适应检测算法。利用信号图像中疵病与邻域非疵病区域的信号强度差异，构造了一类滤波模板对信号图像进行自适应局域增强，可有效提高疵病信号强度值和显著增强信号图像的疵病信噪比。对种子图像进行种子点的筛选与自适应区域生长，并进行精确提取完成损伤区域的完整分割。改进后的局部信号强度比算法能有效识别低信噪比微弱疵病，在全内反射暗场侧向照明成像条件下，可识别出约30 μm的疵病坏点。与现有的局部信号强度比算法相比具有更低的漏检率，结果表明等价圆直径在50 μm以上的损伤点的漏检率低于0.4%。

针对传统图像融合方法易导致融合图像整体对比度低及细节反差小的问题, 提出一种多特征加权多分辨率图像融合方法。首先, 对多尺度分解后的低频系数进行边缘特征、平均梯度特征的提取, 同时对高频系数进行相关信号强度比特征的提取。然后, 通过边缘特征级融合指导像素级图像融合得到高频系数; 针对合成模块中简单加权法易引起边缘或纹理局部模糊的问题, 提出分两种情况分别合成同一位置的多尺度分解系数。最后, 通过平均梯度特征自适应加权得到融合图像的低频系数, 并对低频和高频系数进行多尺度逆变换得到融合图像。实验表明, 本文方法的融合性能优于经典的融合方法, 其融合质量评价指标中的标准差、空间频率、信息熵和平均梯度分别提高了15.12%、4.30%、6.15%和3.44%。

针对光学元件损伤图像中损伤区域的高精度检测问题，对内全反射照明下光学元件损伤图像的处理技术进行了研究。根据在线检测图像中损伤区域中心峰值的信号强度高于局部背景的信号强度这一特点，利用高斯滤波器生成待检测图像的局部信号强度比图像，实现了对损伤区域的低漏检率自动定位; 根据CCD的成像原理，利用辐射标定的方法建立起损伤区域的尺寸与其在图像中总灰度的关系方程，实现了损伤区域的亚像素高精度尺寸测量。实验结果表明，与传统的光学元件损伤图像处理算法相比，本文提出的算法在保持低漏检率的同时大大提高了损伤区域的测量精度。