基于最大激光增益条件，分析和优化了二极管泵浦准三能级Yb∶YAG固体板条激光器的激光增益、板条的最佳光学长度和最佳宽度参数。结果表明：在低功率侧面泵浦条件下，板条增益介质的掺杂浓度和板条宽度满足一定的关系，这为研究该类激光器提供了一条有效途径，其结果可应用于其他准三能级固体激光器设计。

介绍了含有棱镜系统的数字光处理器（DLP）投影仪连续变焦距远心镜头的设计。通过对DLP投影镜头与数字微反射镜器件之间的全反射棱镜系统进行分析，发现采用像方远心光路设计方法，可使投影系统产生的杂光大大减少。进一步研究变焦距系统远心光路的结构特征，得出了使系统在整个变焦过程中都处于远心位置的光阑轴向位移方程。借助给光阑固联一个透镜（与补偿组共同补偿变倍组）所产生的像面移动，得到了变焦曲线平缓、光焦度分配均匀且成像质量较好的投影镜头。

介绍了严格最佳和准最佳(ν,k,1)光正交码的定义，阐述了它们与(ν,k,1)循环差集族的关系。基于Wilson均匀分布差引理和初等数论的基本理论，提出一种最佳(ν,k,1)循环差集族的构造方法，即构造定义在ν阶有限域上满足特定约束条件的k元集合。将该方法用于光正交码的设计中，可以有效地设计一些严格最佳(ν,k,1)光正交码，其中，码长ν为素数，码重k的取值为4、5和6。最后结合具体实例，给出严格最佳(ν,k,1)光正交码的计算机辅助设计方法。同其他设计方法相比，该设计方法既简单又实用，尤其对严格最佳（ν,k,1）光正交码而言，设计效率较高；随着码重k的增加，码的设计效率逐渐降低。

利用微波电子回旋共振（MWECR）等离子体增强非平衡磁控溅射法制备了碳氮化硅（SiCN）薄膜。研究结果表明：硅靶溅射功率和氮气流量对薄膜化学结构、光学、力学等性能有很大影响。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征显示，随着硅靶溅射功率由150W增加到350W，薄膜中CSiN键含量由14.3%增加到43.6％; 氮气流量的增大（2～15sccm）易于形成更多的sp2C＝N键和sp1C≡N键。在改变硅靶溅射功率和氮气流量的条件下，薄膜光学带隙最大值分别达到2.1eV和2.8eV。

研究了在HanburyBrownTwiss探测方式下，非平衡探测系统对光子统计测量的影响。通过记录2个单光子计数器响应的单分子光子源输出的每一个事件，分析具有泊松统计背景的实际单分子光子源的光子统计特性，讨论并给出了非平衡探测系统的单分子光子源Mandel参数。研究表明：非理想的50／50分束器、非理想的线性传输效率和非理想的探测器都会使单分子光子源Mandel参数的实际测量结果小于平衡系统的Mandel参数，最后给出了单分子光子源Mandel参数的非理想探测的校正表达式。

提出了一种基于图像特征提取和变换域相关的图像匹配方法。借助提取图像的大边缘信息，以其几何特征构造边缘方向角曲线作为图像匹配的依据。通过对差分的计算，并比较两幅图像边缘方向曲线的相对链码，得到2幅图像之间可能的旋转角度。对旋转矫正后的图像进行2维傅里叶变换，计算频域内2图的相位相关矩阵，并从中找到相关系数最大的位置，这个位置就代表了2图的坐标位移量，通过平移达到图像间的精确匹配。实验表明：该方法匹配准确，速度快，减少了人为因素的干扰，对于图像间存在较小灰度差和噪声情况均有很好的匹配效果。

分析了信息技术的发展和在反恐作战需求不断增长情况下，光电技术在轻武器中的应用现状。简述了在信息技术等高新技术引发的新军事变革下各国军队作战理念的变化带来的武器装备的发展。根据轻武器发展领域中光电技术的基本作用，即通过配备光学系统、光电瞄准具等来提高传统轻武器射击精度，总结了新的军事需求下，轻武器与光电技术的密切关系。着重描述了具有拐弯结构设计的步枪、手臂安装设计的未来小武器、集成光电瞄准具的遥控轻武器站、由感知装置控制的灵巧弹药、新概念发射方式的金属风暴武器系统等的设计特点。指出光电技术在目标获取、发射控制、弹道修正等方面所起的作用。

针对某型号光电吊舱大速率跟踪时的不平稳现象，提出了一种改进的滤波滞后超前补偿网络。运用MATLAB软件建立了系统机械传动装置的数学模型，分析了该滤波网络对系统动态性能的改进效果。相对于常规滤波器，该滤波网络既考虑了中心谐振频率对系统动态性能的影响，又兼顾了其他谐振点对系统性能的影响。实验结果表明：采用该滤波网络能显著提高系统的动态性能，有效抑制抖动幅度，且数字滤波更易于实现。

为解决海上靶场目标探测精度的同分布检验难题，通过对目标探测试验数据进行现场统计分析，得出多个误差数据符合同一分布及同一正态分布的结果。通过对χ2检验、符号检验及秩和检验方法的比较，得出χ2检验方法适用于海上靶场目标探测精度的同分布检验。合理选择置信水平，可使试验航次数降到原试验航次数的10％～50％。该检验方法有助于提高试验数据处理的可信度和精度，缩短试验周期，可广泛应用于武器装备试验的数据处理与分析实践。

微光夜视技术作为主要为夜战服务的军用光电子高新技术，其在现代高新技术局部战争和夜战中的作用和地位变得更加突出和重要。随着微光夜视技术的快速发展和器件、系统性能水平的不断提高，微光夜视技术在未来高新技术战争和信息化战争中将具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。在对国外超二代、三代和四代微光像增强器技术发展思路、管型特点和关键技术进行深入分析的基础上，介绍了国内外微光夜视技术的发展现状和最新进展。结合我国目前的设备条件、元器件性能和技术水平的现状，对我国微光夜视技术的发展方向和重要的关键技术进行了阐述，提出了自己的一些建议和展望。

为提高头盔式微光夜视系统的成像质量，并满足整个夜视系统体积小、重量轻的指标要求，提出了非球面物镜系统的设计。通过在物镜系统中引入高次项非球面结构，不仅使系统成像质量在空间频率为40lp/mm时，轴上传递函数可以达到0.62，轴外可以达到0.42；而且光学系统的质量约为300g，物镜由原来的9片减少到6片，仪器总长由原来的81mm减少为72mm。设计结果表明，在头盔式单目微光夜视系统中采用非球面结构可以使系统的成像质量有很大提高，并可使系统结构大大简化。

通过研究激光在湍流大气中的传输情况，旨在为光学高分辨率干涉成像提供理论依据。采用相位屏的近似处理方法对激光通过大气湍流传输进行模拟，研究激光通过湍流大气的干涉情况。试验结果表明：孔径间距越大，干涉条纹越密；在传输距离为2km，大气湍流折射率结构常数C2n为10-14，即接近强湍流的情况下，可以形成比较好的干涉条纹。孔径间距较小时，干涉的明暗条纹清晰可见。在实际干涉成像中，可以选择适当的孔径间距来获得较好的干涉条纹，从而获得目标的高分辨率像。

从双包层光纤激光器的速率方程出发，得到了光纤中泵浦光与激光的功率分布、输出功率与泵浦功率的关系、腔镜反射率及光纤长度对输出功率的影响。研究结果表明：输出激光功率与光纤长度及后腔镜反射率有很强的依赖关系，存在一个输出功率最大的最佳光纤长度。后腔镜反射率越大，输出激光功率越小；当光纤长度较短时，在输出端放置反射镜使泵浦光高反射，可以提高输出功率和效率。通过对端面泵浦掺Yb3+双包层光纤激光器进行理论分析和实验研究，得到输出激光的中心波长为1088.3nm，斜率效率为33.7%，最大输出功率为1.75W。

为借助激光全息进行无损检测，获得位相物体的信息，对位相物体激光全息二次曝光法无损检测进行了研究，指出一般的二次曝光法测位相物体典型光路的缺点，提出了物光波2次通过样品的改进方案。利用此方案对一些位相物体(如普通玻璃和有机玻璃)作了无损检测实验，得到了较满意的实验结果。与普通检测方法相比，该方法具有精度高、结果直接可靠、不损伤物体等诸多优点。对改进方案稍作改动，即可用于塑料制品和玻璃制品生产线对加工产品进行在线产品质量监控。

为了能对红外热成像系统的性能进行准确的评价，必须对其MTF进行准确测试。利用高精度双黑体反射靶标评估系统，并依据刀口靶测试原理，首先在计算机中进行微分运算，获得线扩展函数，然后再进行傅里叶变换，最终获得MTF。通过对CEDIT ⅡA型热像仪MTF的测试和分析，发现MTF的测试主要受输入差分信号强度，脉冲电平的去除与否，以及采集到的信号是否滤波等因素的影响。该测试评估系统能保证背景辐射的均匀性和稳定性，且受环境温度变化的影响极小，因此可大大提高测量的准确性和可靠性。

FBG传感器对应变和温度的敏感体现在其反射光中心波长的变化上，因此如何测量波长的变化就成为FBG传感器的关键。在光纤光栅的多种解调方法中，因滤波法的测量器件制作简单，测量系统简易、方便直观而被广泛应用。主要介绍了8种基于滤波法的解调方法，对它们各自的成本、检测精度、测量范围、器件制作以及适用的环境进行了详细的比较，分析了它们的优缺点，以便于在不同的检测条件下选用最佳的解调方案。重点介绍了光学小波滤波解调法，探讨了其测量系统的原理，并指出该方法可用于微弱信号的检测与处理。

用平面波展开法对光子晶体光纤中电磁场的Maxwell方程组进行了求解。将光纤截面作为超元胞衍生出一个无边界的二维周期性系统，光纤纤芯等效为光子晶体中的缺陷，借助平面波法对其性质进行研究，模拟了半导体中的超格子。运用上述超格子模型，对与纤芯同列孔半径可变的高双折射及与包层中纤芯距离最近的孔半径可变的色散平坦光子晶体光纤的光学性质进行了研究，发现与纤芯同列的孔半径变化时，其双折射比传统光纤更强，而当包层中距离纤芯最近的孔半径取特定值时，可得到近零色散平坦光纤并在大范围内获得反常色散。与传统光纤和普通光子晶体光纤相比，这种新型的色散平坦光纤在密集波分复用（DWDM）光通信系统中具有更高的应用价值。

为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率，介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率；另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控，所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中,由于宽带内膜层参数误差较大,一般大于25%。为此，采用最小二乘法拟合，即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息，所得结果误差很小，一般都在2％～5%之间,有时可达到10%,在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。

为了更精确地测量飞秒脉冲特性以满足其不断拓宽的应用，基于光谱相位相干直接电场重构法（SPIDER）测量飞秒激光脉冲的基本原理和重构相位的反演算法，数值模拟了SPIDER重构飞秒脉冲相位的过程，分析了时间延迟τ、光谱剪切量Ω及滤波窗口宽度的选取原则。以宽度约为20fs的高斯型线性啁啾脉冲为例，通过选取不同的时间延迟τ和光谱剪切量Ω重构脉冲的相位，发现重构位相曲线与原输入脉冲位相曲线最接近时，时间延迟τ约为1210fs,相对光谱剪切量Ω/Δω约为9%，滤波窗口宽度约为τ/3。

针对三维测量中的关键技术——空间编码技术，介绍了空间编码技术对测量的精度、速度和可靠性方面所起的重要作用。阐述了基于三角法结构光投影的测量原理。对空间编码技术在三维测量中的功能进行了研究，介绍了编码原理，总结了编码方案所应满足的条件。列举了当前典型的几种编码方案和一种新的条纹边界编码方案，并对它们进行了分析和比较，指出了它们各自的优缺点和发展趋势。在此研究基础上对空间编码技术作了进一步的总结，指出该领域未来的发展方向将是彩色编码与已有编码的结合。

为了寻求更高质量和密集度的WDM器件，对体全息技术制作WDM器件的新方法进行了研究。利用耦合波理论讨论了光折变多重体全息光栅作为波长滤波器实现波长解复用的基本原理。通过理论分析得出了最大衍射效率、最佳写入光强比与耦合强度大小的关系表达式。考虑有效电光系数和空间电荷场随写入光路几何组态的变化关系，以及各信道衍射光波长、衍射角等因素对曝光时序的影响，利用递推法推导出更为精确的曝光时序。采用高亮度溴钨灯代替价格昂贵的大功率可调谐激光器作为波长解复用光源，设计出基于体全息技术的16通道波分解复用器的实验方案。理论分析表明，该器件可将波长相隔0.8nm的谱线分开约1.0mm，这有助于实现密集波长的解复用。

为了选择高性能单光子探测器件，采用无源抑制方法对工作在盖革模式下的雪崩光电二极管（APD: avalanche photodiode）特性进行了测量。利用APD两端的电压在雪崩后趋于稳定的特性，获得了一种确定暗击穿电压的方法。特性测量实验结果表明：降低温度能加宽APD的最佳工作区域范围，并提高最佳增益值，从而使APD具有更高的灵敏度。通过对EGG系列APD和外延APD暗电流和信噪比特性进行比较，发现外延 APD具有良好的噪声性能和信噪比性能，适用于单光子探测。

介绍了一种新型数字式便携光学实验仪，该仪器具备光学实验、课堂演示、光学研究和光学测试等多种功能，可完成波动光学中干涉、衍射、全息、散斑以及几何光学中成像等工作。该仪器设计了“又”形布置的轨道以及“工”形支架，实现了3维无级可调，可对光路进行精确调节。此外，以三基色调色原理为理论基础，自行开发了图像处理软件和层式仪器结构。将PC主板与光学台融合为一体，可对图像进行实时数字采集与处理。与传统实验设备相比，该仪器极大地拓展了数字光学实验的应用空间。