针对使用显微镜观察生物样本时，视野出现的样本个体对应的聚焦位置不同造成无法全部聚焦成像的问题，提出了一种基于强度传输方程的多图像聚焦恢复技术。通过设计的图像采集装置，两个相机分别拍摄一次获取样本聚焦和散焦强度图，结合强度传输方程求解出相位信息，再利用角谱传播算法恢复不同深度细胞的聚焦状态。技术无需复杂、高成本的硬件改装即可避免传统方法中因机械调节带来的误差，同时可以获得高精度相位信息。模拟的血红细胞实验表明，算法恢复后细胞的聚焦误差降低到恢复前误差值的18.18%。利用植物组织和昆虫组织的实验验证了该技术对于离散和连续生物组织的聚焦位置恢复都有较好的普适性。
荧光显微镜因其对样品损伤小、可进行特异性标记等特点，被广泛应用于细胞结构及动态过程的研究。然而当光的波前由于系统自身缺陷或样品的折射效应而发生畸变时，这些光学像差的产生会大大降低成像的对比度和分辨率。自适应光学（AO）是一种校正波前畸变的技术，将自适应光学技术与荧光显微镜相结合，可以有效提高成像的质量。文章提出了一种基于有限内存拟牛顿法（L-BFGS）的荧光显微成像相位差异（PD）自适应光学技术，相位差异自适应光学技术最初用于天文观测领域，在生物样本显微成像方面的应用尚未得到充分探索。仿真与实测结果表明，相比基于高斯牛顿法（Gauss-Newton）的荧光显微相位差异自适应光学技术，方法在计算速度、波前重建能力方面都有着较大的优势。研究结果可为恢复生物细胞的衍射极限成像提供重要的理论基础。
在激光雷达探测中，太阳光等背景光会降低探测的对比度，影响探测准确度。文章提出在雷达接收端引入轴棱锥和小孔光阑组成的光学空间滤波器抑制背景光。在激光雷达的接收端引入轴棱锥，可将空间相干的目标探测回波转换为零阶贝塞尔光束；而背景光无法转换,只能被会聚。利用小孔光阑，可在保留激光回波通过的同时遮挡部分背景光。通过仿真软件模拟该空间滤波器对背景光的作用，仿真结果表明该滤波器可提高探测的对比度；入射光口径为3mm时，在轴棱锥焦平面上放置1mm孔径小孔光阑后，对比度可提升3.5倍。
为解决车载光电平台在复杂陆域战场条件下对高机动目标的精确跟瞄控制,提高车载光电平台对高机动目标的对抗能力，文章在对实车采集的颠簸、速射武器扰动数据分析的基础上研究了复合轴控制技术和视轴稳定控制策略，设计并优化粗精跟踪系统控制器，通过搭建复合轴控制系统仿真模型进行验证，仿真结果表明，复合轴系统能够显著提高光电跟瞄系统的指向精度与稳定性，减小视轴的角度晃动误差，满足系统高精度快速跟瞄的指标要求，为相关研究提供了技术支撑。
矩形波导是平面集成光路器件中最重要的结构单元，其色散特性影响整个器件性能。文章采用Marcatili解析法与建模法，对比求解单条形和脊形两种矩形波导结构的模有效折射率和传播常数，并针对片上波导器件的本征传输损耗进行结构优化。结果表明，一定波导宽度下，同种模式在脊形波导中有更大的有效折射率和更低的传输损耗。对一种基于脊形波导的相变型光开关单元器件进行优化设计，在工作波长为1520～1580nm范围内，获得插入损耗均小于0.07dB,TE0和TM0模传输下的消光比分别为15.73～17.70dB和15.78～17.65dB；光开关具有良好的低损耗传输特性和偏振不敏感性。研究将为求解光波导色散特性及片上集成波导器件的设计和性能优化提供可靠依据。
高羟基含量的石英玻璃具备耐宇宙射线辐照特性，在现代航空航天领域应用前景广阔。然而，现有火焰水解沉积等方法所制备的石英玻璃，其羟基浓度通常小于50ppm，无法满足耐辐照石英玻璃对高羟基含量的需求。针对该问题，文章讨论了石英玻璃中羟基的赋存形式、形成机制，分析了影响羟基含量的主控因素，形成了火焰水解合成石英玻璃过程中羟基增量调控理论。在此基础上，通过实验论证了羟基增量调控理论的可行性；结果显示，通过采用多方法协同的羟基增量调控策略，将石英玻璃中的羟基含量从1.2ppm提高至201.2ppm。
Talbot-Lau X射线成像技术凭借其同步获取透射、微分相位及暗场信号的多模态成像能力，在生物医学成像中展现出独特优势。然而，相位步进误差和X射线源通量波动会在重建图像中产生莫尔伪影，降低了图像质量。为了解决这一问题，采用一种基于步进曲线相位与图像伪影相关性的伪影去除算法，并通过模拟实验验证其效果。研究表明，所提算法可以有效地消除由步进误差和通量波动导致的伪影，同时还能保留图像的真实信息。此外，通过分析噪声水平、拟合区域及莫尔条纹形态，进一步验证了该算法在不同实验条件下的稳定性，具有较高的实际应用价值。
太赫兹气象遥感技术的应用越来越凸显,并能与包括微波、毫米波、红外和激光雷达等传统的气象遥感技术形成有力互补,进一步推动气象遥感科学创新提质发展。文章介绍了太赫兹被动和主动气象遥感技术，以及该技术在星载、机载、艇载和地基等平台的气象应用。同时，总结了极具代表性的太赫兹辐射计和云雷达在气象遥感中的应用。最后，文章对太赫兹气象遥感技术的未来发展趋势进行了探讨。
针对终点弹道段弹丸散布区域大，常规天幕靶存在有效测量靶面小、探测灵敏度不足等问题导致末速测量失效的情况，提出采用不同焦距镜头的广角靶在两个位置点共面拼接大面积测速光幕的方法。分析单镜头天幕靶的镜头物距设定在不同弹道高度对探测灵敏度的影响，推导相对灵敏度公式，确定在随机弹道高度下天幕靶物距设置为无穷远，则整体灵敏度随弹道高度变化趋势平缓，并进行实弹验证。基于此，研究以一定间距放置2台不同视场角的广角靶共面拼接大面积探测区域的方法，并进行仿真分析。仿真结果表明，针对30mm弹丸，间隔22m放置视场角为66°和40°的广角靶，可形成10m×10m的测速区域。研究可为天幕靶在终点弹道段使用提供一种工程方法。
白光扫描干涉技术是一种高精度、非接触式的三维测量方法，但在大行程扫描和复杂测量环境下易受到振动和非线性扫描误差影响，导致采样信号呈现非均匀分布，从而降低传统拟合算法的稳定性与计算效率。文章针对非均匀采样带来的信号畸变问题，提出了一种基于感兴趣区域（ROI）分段的傅里叶级数拟合优化方法。方法首先通过粗略峰值定位快速确定干涉信号的有效区域，剔除无效背景区段，并结合多线程并行计算策略对信号进行分段拟合与重构，有效降低了拟合阶数与计算开销。仿真结果表明，该方法在保证重构精度的同时，计算效率显著提升。在实际大高差台阶量块测量中，重构高度与参考值误差小于0.5%，总耗时仅为传统方法的约1/44。实验验证了方法在大数据量和低占空比条件下具备优越的稳定性与可扩展性，具有良好的工程应用前景。
针对真空低温状态下，材料光谱发射率测量装置的线性问题，提出了一种采用中红外中性光谱滤光片结合双光阑的方法评估了系统线性，给出了非等比点处发射率的线性度。实测了典型材料在60℃±1℃、80℃±1℃下，不同波长下的发射率测量系统的线性度。在60℃±1℃下，不同波长下的系统线性度在0.936～1.013，在80℃±1℃下，不同波长下的系统线性度在0.992～1.114。结果表明，波长为8μm、12μm、16μm时，发射率越低，对应的系统线性越差。依据该结果对材料真空低温发射率测量装置测量出的发射率进行线性修正，提高了测量结果的准确度。
针对矢量喷流的研究需求，研发了四棱锥纹影技术。技术通过优化光路、光源以及成像系统，并结合高效算法处理，实现了矢量喷流流场的高灵敏度、高分辨率测量。技术以四棱锥结构替代传统纹影刀口，通过分光、成像与波前重构的方法实现流场密度测量，并结合互相关算法同步获取流场速度。针对传统激光光源的干涉问题，采用多序列脉冲激光器作为光源，经特殊匀化处理后，有效消除激光散斑与干涉环，获取清晰的纹影图像。在矢量喷流测量中，技术可精确捕捉边界层转捩现象，全面揭示高速边界层的细节信息与流动结构特征，为喷流特性分析和优化设计提供重要实验依据。
针对多源准分布式光纤漏水传感器侧向耦合结构损耗大、精度低等问题，选用激光切割机在光纤上加工V型槽结构，提高结构的精度。选用不同激光功率与加工角度，对V型结构进行测试，通过对比传输损耗以及耦合效率，确定激光功率为20%以及加工角度为45°时具有0.2dB较低的损耗，且漏水状态下耦合结构有51%脉冲强度变化。实验结果表明，倾斜V型结构比垂直V型结构相比，传输损耗基本一致，但耦合效率以及漏水状态下脉冲强度具有明显优势，能够在漏水状态下进行有效检测。
文章提出了一种双通道光纤传感器用于海水温盐度的准确测量。传感器利用光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和微光纤模式干涉仪（MMI）结构作为两个传感单元，分别位于光开关的两个通道中，通过建立两个传感单元光谱干涉峰波长与温盐度的关系实现温盐度的同步测量。研究了MZI和MMI的灵敏度特性，通过优化结构参数，建立了具有高灵敏度的传感器理论模型，温盐度传感灵敏度最大值分别达-2.9307nm/℃和-2.3098nm/‰。对温盐度测量进行了仿真计算，结果表明，在0.1nm和0.02nm两个光谱分辨率下，温度测量平均偏差分别为0.021℃和0.0151℃，盐度平均偏差分别为0.0426‰和0.039‰。双通道光纤传感器具有较高的测量准确度，为海水温盐度测量提供了新思路。
光纤中的双折射作为表征多种物理量的敏感载体，为了验证双折射可以表征横向应力，文章基于偏振态分析技术，将二元磁光PSG和PSA融入OFDR技术中组成双折射测量系统，首先对比分析了PSG和PSA在双折射测量中的原理和优势，然后通过施加压力的方式引入压力诱导线双折射，测量值与理论值平均误差为6.20%，验证了测量系统的准确性。基于此将SMF嵌入到不同制作工艺缺陷的GFRP内，在弯曲形变半径为6cm时内部SMF受横向应力诱导双折射的多次测量平均值为4.91×10~(-6)，排除了制作工艺缺陷对测量的影响，验证了双折射表征横向应力的能力，这对从事GFRP材料弯曲形变以及弯曲形变引入横向应力的研究人员和科学家提供了新的思路。
背景定向纹影是近年来出现的非侵入式全场光学测量技术，可用于温度场的定量测量。背景图像位移计算的精度直接决定着温度场重建的精度，但目前主流的混合光流算法的重建位移场精度不高。针对这一问题，提出了一种新的混合互相关光流算法，使用高斯径向基函数插值结合基于梯度恒定假设的光流算法对位移场进行细化。将该方法结合多尺度小波噪声背景图案对不同当量比的甲烷/空气层流预混火焰上方的温度场进行重建，与基于物理的光流算法和混合光流算法进行了比较，该方法具有较高精度和鲁棒性，而且在保持热流场的小散度和涡度结构等流动细节及减少异常值方面也更具有优势。重建的温度值与热电偶测量值的相对平均误差仅为2.7%，实验表明该方法可有效地重建高精度的温度场。
隧道中堆积的设备导致扫描数据中存在着大量噪点，无法直接用于后续分析与处理。针对点云数据的去噪问题，顾及隧道纵向剖面为类圆几何形状，提出一种基于改进MLESAC算法的隧道点云自适应去噪方法。方法首先将隧道切成一个个区域，每个小区域视作无曲率的直线隧道，并结合椭圆几何特征改进MLESAC算法，对各个区域的二维投影进行椭圆拟合，最后基于椭圆拟合参数实现噪点去除。来自西部某工程的数据验证了该方法的准确性和可靠性，能够在无需人工操作的情况下，自动高效地实现去噪。
光学、合成孔径雷达（SAR）影像之间存在显著的乘性噪声，导致常规图像匹配算法无法适应。首先介绍了具有辐射不变形的相位一致性响应以及高斯尺度空间。借助高斯函数能够模拟人眼视觉系统在尺度空间获取的稳态特征约束的同时，相位一致响应提供的局部细节特征，从而构建一种对特征点全面描述的描述符——高斯和相位一致统计图（GPCS）。最后在真实光学、SAR影像数据集中筛选同名点匹配。实验表明，文章方法对光学、SAR影像之间的鲁棒特征具有较强的提取能力，匹配精度较高。
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