大型地面跟踪测量设备的跟踪性能、测角精度、等技术指标对顺利完成测控任务均有重要影响，因此为及时对设备能否满足指标给出准确和定量的判断，设计了适应大型跟踪测绘设备进行动态检测的动态检测装置。文章介绍了实验室条件下动态检测的基本原理，并对空间模拟光学目标的运动轨迹进行了仿真分析。以工程化的设计结果为基础，对检测装置的实际精度进行了分析与计算，最终得到了动态检测设备目标角晃动（RMS,1)优于5的结论，设备的精度可以满足大型跟踪测绘设备进行实验室条件下的高精度动态检测。

为了改变坦克现有探测与观瞄系统低效、精确性不足等弱点，进行基于孔径分布概念的全景系统光学设计。原理是利用4个孔径大于90的物镜对360全景图像信息进行孔径分布实时采集，采集的四路图像通过内部转像系统的折转汇成一路，由一个CCD接收，提供准确和平整的全景图拼贴的图像，对系统理想情况下的发现和分清目标距离以及盲区范围进行估算，并通过光线追迹估算出系统失效探测距离。系统在57m～6.45km的工作距离内，实现全方位、实时性的观瞄与探测功能。

为了实现多路信号在同一大气信道中的传输，提出一种适用于自由空间光通信(FSO)系统的准同步数字复接方案。该方案利用数字复接扩大传输容量，通过加入滤波模块和采用择多判决的方法，提高系统的抗干扰能力。整个系统采用自顶向下模块化的方法进行设计，所有功能模块均用VHDL语言进行描述，并用现场可编程门阵列(FPGA)芯片EP1C3T100C6对整个系统进行硬件实现。以三路准同步数字信号的复接分接为例，给出了软件仿真和硬件实验结果。结果表明系统可以准确、可靠地实现三路准同步信号的复接分接。

为了提高印刷机的印刷品质，构建了一个测量高速旋转物体表面位置偏差的高精度系统。介绍了该系统的设计原理、结构，各个模块的功能以及软件设计的思路，重点讨论了条形码设计的思路以及利用锁相法测量旋转物体表面位置偏差的方法，并通过实验结果分析，评估了该系统的质量。实验证明该系统可以测量10m的位置偏差，测量误差低于3m，测量误差稳定可靠，检测速度快，为印刷机滚筒表面位置偏差的测量提供了一种全新的技术手段。

薄膜滤光片在斜入射使用时，s偏振光和p偏振光的特性会产生分离：两偏振光的中心波长不一致，且s偏振光的通带宽度要小于p偏振光。而采用多种材料且满足特定条件的膜系结构，可使角度入射滤光片两偏振方向的特性趋于一致。通过理论分析，建立了两偏振光反射率的表达式，由表达式可看出非偏振的条件。通过计算，求出相应材料折射率值，从而设计出消偏振的膜系。对一个三腔129层实例膜系进行了计算求解、仿真分析及误差分析。最后的结果验证表明此方法是可行的。

针对大口径反射镜的设计，提出一种新的优化思路,用Isight集成SolidWorks和ANSYS，用实验设计、优化结合的方式得到了满足约束的最优尺寸,同时得到约束为反射镜水平时自重和高低温下的变形，以及一阶固有频率，目标为反射镜的质量最小化，轻量化率达51％。将反射镜面的变形节点拟合成Zernike多项式，导入到CodeV中，得到了反射镜受温度和重力共同作用下的光学系统点列斑，从而反映出变形镜面对光学像质的影响。

为了克服传统监测系统的不足，构建一种基于PLC和无线传感器网络的光电监测系统。在分析光电监测系统的构成及工作原理的基础上，探讨了基于遥测技术的无线光电传感器网络实现方式，研究了ABB PLC软硬件实现及FameView的开发的可行性。采用ABB公司生产的AC500 PLC作为主要控制器件，通过Modbus协议按地址依次轮询无线传感器节点来采集数据，对其进行相应处理，并将最终结果传递给上位机。上位机将获得的数据通过FameView组态软件生成监控画面，实时监测现场的运行情况。监测灵活、高效，数据采集效率较高，具备良好的扩展性。这种新型光电监测系统在企业生产、战场环境等许多军民用领域中具有重要作用。

针对传统反狙击探测方法主动性差、定位精度低的不足，提出了一种运用猫眼效应原理实现激光主动探测的反狙击方法。系统采用半导体激光器作为光源，以线阵CCD作为激光回波探测器。光学系统将一定角度的接收视场和线阵CCD的2160个像元位置相对应，探测精度可达mrad量级。CCD工作时序由FPGA产生，其程序可在线编译。结合帧减和阈值比较算法，最大程度上剔除了噪声，试验探测距离可达250m。

立方棱镜二向色分光镜是实现多光谱共光路的重要器件。立方棱镜二向色分光镜因偏振效应而在高级次倍频处出现高反射峰，严重影响了短波区的透过率。利用虚设层概念，设计出了400nm～900nm波段高透过、1064nm激光波段高反射的立方棱镜二向色分光镜。给出了消除倍频反射峰的有效方法，并成功制作出光学性能优良的样品。采用这种设计方法获得的膜系结构简单，膜层数量少，材料选择广泛，对工艺要求简单，便于工艺实现，可重复性好。

采用一种新的阳极材料：银、铜、镍的复合金属网格阳极，利用旋涂法制成了活性层为P3HT (poly(3hexylthiophene))∶PCBM(［6,6］phenylC61butyricacidmethylester)的柔性衬底聚合物太阳能电池。制备了5种不同结构的柔性聚合物太阳能电池器件，将采用新型阳极材料的柔性衬底聚合物太阳能电池与传统ITO（Indium tin oxide）阳极的柔性衬底聚合物太阳能电池进行对比，发现新型阳极材料所制成的器件性能得到大幅度的提高，其电池器件在50mW/cm2强度光照下，开路电压(Voc)为0.54V，短路电流密度(Jsc)为5.39mA/cm2，能量转换效率为2.060%。

为方便老年人、视力障碍者等特殊人群看清手机上的文字及图像，采用ZEMAX光学设计软件，从高折射率材料，镜片面型和类型的选择上，以及从使用双胶合镜或非球面等方面设计了几款手机屏幕放大镜。通过分析手机屏幕放大镜特点，发现用非球面镜片不仅可以改善屏幕周边的像质并可减小镜片厚度。最后，还设计了几种放大镜与手机的契合方式，以克服现有手机放大镜片的不足。

结合航空图像的噪声来源与图像特性，提出一种基于中值预滤波的图像小波去噪算法。图像首先经中值滤波器进行预滤波，滤除随机的脉冲式噪声,然后对处理后的图像进行小波变换，与给定阈值相比，对可明显判为信号或噪声的系数进行相应处理；对不确定为信号或噪声的系数进行多尺度上的相关性追溯，判别其归属后进行处理。实验结果表明:该方法客观上提高了图像的信噪比，主观上使去噪后的图像纹理分明，能更好地适合人眼的视觉特性，有利于航空图像的分析、判读。

针对空间成像光学系统的像质容易受到瞬时视场外杂散辐射的影响，利用杂散光分析软件建立一个共形光学系统光学机械结构模型，并对其进行反向光线追迹，从而确定出该系统中对瞬时视场外杂散辐射光的聚集贡献较大的关键表面及视场外杂散辐射光的主要传递路径。采用在系统中加入多级挡光环辅助结构的方式获得了100%的瞬时视场外杂散光屏蔽效果。该设计方案具有简单易行的特点。

针对无人机遥感要求高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率且体积小、重量轻,采用离轴三反消像散光学系统满足其大视场轻量化设计要求。提出各相机异步工作，采用单片现场可编程门阵列(FPGA)实现各异步相机数据整合并以同一参考时钟同步实时输出。介绍了整个异步图像数据采集系统的结构,采用FPGA内部的异步先进先出(first in first out, FIFO）实现两路不同时钟域数据按接收端时钟同步输出,在Xilinx ISE7.1环境下用Modelsim6.1进行了时序仿真，并进行了实际测试。实验结果表明：系统稳定可靠,整个成像系统焦距f=70mm,相对孔径D/f=1/6,视场角2w=65。采用两组线阵CCD相机工作,总重量仅6kg。

为了评价光栅的光谱质量，完成所设计光栅的光线追迹，针对机械刻划光栅的光线追迹提出了一种改进方法。在费马原理的基础上利用光程函数法得到入射光通过光栅后的光谱分布情况，再使用传输矩阵的计算方法构造出光谱的点列图。该方法适用于刻划在平面、球面和非球面基坯上的等间距和变间距光栅，光栅的光谱面可以为平面或者二次曲面。 通过刻划在非球面基坯上的凹面光栅验证了光线追迹方法的可靠性。

研究以发光二极管(LED)作为光源的部分相干光数字全息技术。首先研究LED的时间相干性和空间相干性，尽管LED的时间相干性较差，但空间相干性可以通过减小光源发光面积来提高。利用LED的时间相干性较差、相干长度短的特点，抑制相干噪声，改善数字全息重建质量。在同一全息记录系统，通过实验，比较了用激光和LED光源的数字全息重建图像质量。结果表明：基于LED光源的数字全息，完全消除了使用激光光源的散斑噪声和由光学元件引入的寄生干涉噪声，物光场的重现质量，包括振幅和相位都得到了很大提高。但由于LED光源的较低的空间相干性，一般只适用于同轴相移数字全息，待测物体的厚度在十几微米以内,应用受到一定限制。

提出一种新的可加速RichardsonLucy（RL）图像迭代恢复算法的方法。该方法基于阻尼RL算法，通过存储阻尼RL算法的前若干次（n次）迭代运算结果，利用多项式外推法分析这前n次迭代运算结果，并用一个多项式函数近似描述各结果之间的关系。通过该多项式的外推，预测以后的迭代结果，从而减少迭代运算的次数，取得了较好的加速效果。该方法可以实现几乎没有图像失真的复原，并能应用于其他类型的算法。

针对Chan-Vese水平集方法进行全域演化实现多相目标物体收敛时计算量大、演化速度极慢，而采用初始区域内进行轮廓曲线演化时又不能实现目标内部第三相区域的分割，提出二轮递进演化和演化背景灰度值转化的改进Chan-Vese方法实现目标内部第三相区域分割。改进方法能够对Chan-Vese方法演化多相拓扑不成功的情况实现目标内部第三相区域的检测。实验结果表明，改进的方法能快速稳定实现目标物体内部第三相区域分割。

野外便携式红外目标模拟器作为红外目标辐射源，广泛应用于各军兵种武器装备的效能测试评估中。针对外场模拟辐射源不能精确标定的问题，采用标准面源黑体和红外傅里叶光谱辐射计相结合标定的方法，对红外模拟器特定温度下的光谱辐亮度进行测量，计算出感兴趣波段的积分辐亮度，根据模拟器辐射面积给出用户需要的模拟器各设定温度下的辐射强度。分析计算表明：计算出的感兴趣波段的积分辐亮度值和理论曲线相比较，取得了良好的一致性，间接验证了该方法的正确性。

组建了高吸收型滤光片的透过率均匀性测试系统，硬件系统由光学系统、光电转换系统和信号采集控制系统3部分组成。设计了基于LabVIEW 8.0的软件系统，测试软件采用模块化方法编制。计算机控制二维电控转台移动待测滤光片，以标准衰减片的透过率为基准，系统全自动实时扫描测量样片多点透过率均匀性分布，并对样片中心点透过率作了详细误差分析。透过率动态测试范围0.001%～1%，测量相对误差小于0.1%。

通过研究GaAs半导体材料厚度对量子效率的影响入手，提出一种利用分光光度计直接测量多层半导体厚度的新方法。根据光学干涉原理，将分光光度计测量出的反射率波谷值代入编写的JAVA程序进行计算，从而可直接得出多层半导体材料厚度，使用该方法得到的半导体层厚度误差＜9%，满足测试精度要求。此方法可用于半导体外延片材料分析、工艺提高以及批量无损测量。

用激光光束直接照射到测试表面，再用CCD采其变形前后表面散斑颗粒干涉形成的条纹，条纹图解析为测量点的位移量和变形量，进而得到其离面位移，在优化算法的时候采用位相技术获取另一个相移的变形条纹图像，将面内位移与离面位移分离，为了消除零级分量，让投影光栅移动1/2个周期。通过Matlab和四步位相算法给出了三维空间模型,得出变形后物体的离面位移数据。实验仿真数据表明其能够稳定地测量物体变形场三维分量，误差较低。

根据新版大气分子光谱资料集(HITRAN2008)中硫酸气溶胶的复折射指数资料，利用经典的Mie理论编写程序，计算不同温度和质量浓度下硫酸气溶胶粒子在10m和0.87m 2个波段的散射效率和散射相函数。结果表明，在10m波段，在相同的H2SO4/H2O质量浓度下，温度越高，硫酸气溶胶的后向散射强度越强，即冷却作用越强；在相同的温度下，硫酸粒子的质量浓度越小，其后向散射越弱，冷却作用越弱。在0.87m波段，硫酸粒子质量浓度一定时，温度变化对硫酸粒子散射强度的影响不大；若温度一定，在散射角大于173的后向方向，硫酸质量浓度越大，散射强度越小，其冷却效应越弱。

为了对苯的质量分数进行快速准确的检测，采用拉曼光谱法进行检测。对苯的激光拉曼光谱进行了理论分析，进行了标准样品和不同质量分数苯样品的系列拉曼光谱实验。结果表明：苯的拉曼光谱特征峰值与苯的含量成正比，将最强的561.4nm处的峰值代入线性回归公式，即可得到苯的质量分数，检出限达0.3%。得到一种新的苯质量分数检测方法。

使用基于液晶可调谐滤光器的光谱成像检测系统，对西洋参及市面上常用做假冒西洋参的伪品桔梗进行了在体检测。该系统能对检品进行连续光谱成像，光谱分辨率可达0.5nm，配合使用Matlab软件对图像信号进行处理和分析。获取了400nm～680nm之间的连续荧光光谱图像，通过对比西洋参、桔梗的特征光谱曲线，及进行相关系数的计算，有效地区分了西洋参及桔梗。为西洋参的真伪鉴别提供了一定的帮助。

在忽略损耗和扩散的情况下,采用数值方法研究温度对串联双光子光折变晶体回路中独立明-暗屏蔽孤子对演化和稳定性的影响。结果表明：在给定温度下晶体回路中形成稳态明-暗孤子对，当一个晶体的温度改变且温度变化不大时，另一块晶体中支持的孤子将转变为另一个稳态孤子;当温度变化过大时，这个孤子将变得不稳或发生周期性的压缩或膨胀甚至崩溃。在独立屏蔽空间孤子对中，暗孤子对温度的敏感程度比明孤子强。

为了探究液体表面波的波动规律，提出了一种基于激光衍射的探测方法。未扩束的激光束直接斜入射到波动液面，液面波动的强度由电磁式激发器控制、频率由信号发生器控制，用CCD采集光衍射图样并传送到计算机中实时处理。根据波动光学理论，给出了衍射光场和液体表面波之间的解析关系，发现实验现象和理论分析吻合。实验结果表明：该方法具有实时、准确、无损的特点。

为了全面分析微通道板(MCP)参数对微光像增强器分辨力的影响，利用电子散射理论分析了MCP输出电子横向散射和MCP非开口面的电子散射情况，得到了MCP通道间距、输出电极结构和开口面积比等参数对微光像增强器分辨力的影响。分析结果指出：通过减小通道间距、采用MCP输出面镀多层电极或增加MCP输出端电极深度实现减小MCP输出电子横向扩散、增加开口面积比等，提高整个微光像增强器的分辨力。试验证明该方法有助于提高微光像增强器分辨力。

通过探讨像增强器MTF测试仪用光源的出射光照度对测量结果的影响，对透过测量狭缝的光强分布进行了分析。调节狭缝面的入射光照度，对不同照度作用下的调制传递函数进行了对比测量，经与微光像增强器的饱和输出亮度比较，得出：三代微光像增强器的MTF测试值随入射光照度分布呈抛物线分布，其最大值与微光像增强器的自动亮度控制特性有关。适当选择入射光照度，可确保被测像增强器既有足够的输出信噪比，而不进入饱和区域。

自由空间光通信在未来全球通信网中具有潜在的应用价值，然而自由空间光通信的性能易受大气湍流影响，而自适应光学能够解决大气湍流问题。在gammagamma分布大气湍流中，用自适应光学技术对自由空间光通信系统进行补偿，进行通信系统误码率的分析，给出了上行链路和下行链路的模拟结果。结果表明：自适应光学误差补偿技术能够很好地提高自由空间光通信的性能，并且低阶自适应光学补偿就能达到很好的校正效果。

设计了一种三芯光子晶体光纤带通滤波器结构。利用纤芯间的谐振耦合，实现了滤波。当3个纤芯基模模式有效折射率在同一频率点实现匹配时，将产生谐振现象。通过合理选取光纤结构参数，可以使3个模式满足谐振条件。由于3个纤芯基模只在工作波长处实现有效折射率的匹配，因而纤芯间发生波长的选择性耦合。应用全矢量光束传播法(BPM)分析了这种光纤带通滤波器的性能。结果表明：在1.55m工作波长上，光纤耦合长度为22.8mm；在损耗低于-3dB前提下，通带带宽为8.9nm。

针对常用的光学滤波器滤波波长不可变的特点，提出一种利用表面等离子体激元效应实现可调制滤波的方法。该方法根据金属邻近电介质的介电常数发生改变时，金属与入射光波的表面等离子体激元耦合共振模式发生改变，以此实现滤波波长调制。在加工有亚波长纳米孔阵列的Au薄膜上制作了一可见光滤波器，实验中采用空气、酒精和油作为介质对器件进行调制。结果表明：相对于常用的光学滤波器，该器件由于可以方便地改变临近介质的介电常数，因此具有滤波波长连续可调、快速方便、波长变化精度高等特点。

在比较几种探测器集成制造方法的基础上，提出采用各向异性导电膜作为电信号互联的手段，实现热释电探测器与信号处理电路的混合集成，从而演示了一种兼容性良好的集成化多传感器制造方法。对单晶钽酸锂热释电探测器采取机械研磨减薄获得其薄膜，利用3M的5552R各向异性导电膜，实现了探测器与信号读出电路的互联。对探测器的测试表明：机械研磨减薄获得的钽酸锂薄膜表现出与晶体接近的热释电特性，探测器表现出良好的绝热性质和动态响应特性。

根据紫外光学系统的设计要求，在K9基底上研制了254nm高反射率、可见光谱区高透过率的低通滤光片。根据膜系设计理论，通过针法优化，获得了干涉型低通滤光片的膜系；对电子束蒸镀HfO2和MgF2材料进行了研究，解决了材料喷溅的问题，减少了薄膜的吸收；采用考夫曼离子源，通过优化工艺参数，提高膜层致密性，解决了光谱曲线漂移的问题，改善了成膜质量。

为了提高单光子探测系统的灵敏度，实验采用InGaAs/InP雪崩光电二极管作为量子通信中的单光子探测器件，以门控脉冲模式实现了更高精度的单光子探测器的偏压生成电路、单光子信号放大电路、单光子信号检测电路和温度控制模块，并通过选用高精度前置放大器OP37和精密比较器AD8561，将量子效率提高到18.3%，暗计数控制小于4.1%10-6/ns。

将传统光学显微镜和CCD、计算机相结合，实现对标本的无损显微观察。在介绍系统硬件组成的同时，着重说明了图像清晰度评价与图片重建的核心算法，并用VC++加以验证和实现。清晰度评价函数采用自行设计的类灰度方差算法，即采用图像的灰度值方差作为图像的清晰度。无损显微分析仪通过精密位置控制机械结构上下移动载物台，采集样本和显微物镜在不同距离时的多幅局部清晰的图像，通过清晰度评价算法找到满足清晰度要求的局部图像，再对多个清晰的局部图像进行合成，得到清晰的整体图像。

为了提高激光陀螺的性能，提出利用光学抖动改善陀螺锁区的方法。研究了环形光路中背向散射对锁区的影响，理想状态下可以消除陀螺的零阶锁区。在微扰条件下对光学抖动下陀螺腔内的光路变化进行了分析计算，得到了使陀螺锁区达到最佳改善的理论光学抖动量并进行了实验研究。实验结果表明：光学抖动可以起到类似机械抖动加噪的效果，改善陀螺的零偏稳定性。

在激光陀螺测角仪的测量过程中，为了建立一个可靠精确的零点，提出一种特殊的瞄准指示装置指零仪光路部分的设计方案。介绍了自准直指零仪和干涉指零仪的光路结构及工作原理，针对2种指零仪输出脉冲特性，利用电波探测系统相关理论建立了误差方程，并通过脉宽的计算及之前建立的误差方程得出两者典型的误差值。结果表明干涉指零仪的精度达到了0.05，自准直指零仪达到了0.23，干涉指零仪基本可以满足测角仪的精度要求。

鉴于激光表面微造型技术加工金属材料时会带来较严重的负面热效应，提出单脉冲同点间隔多次的激光微造型新方法。通过对运动控制卡与自制的调Q控制卡的软件编程，利用声光调Q技术及伺服控制,完成了运动控制系统与激光系统的协同控制，从而实现激光加工新方法。整个系统通过工控机集中控制，利用该方法能够高效率加工出微观或宏观的造型形貌，且能显著减少激光加工所带来的热效应负面影响。该控制系统可在摩擦副表面加工出优化设计的微观形貌。经实际加工验证，设备能够满足加工要求且能获得较好的微观形貌和表面质量。