罗丹明6G的痕量检测需要具有较高的灵敏度，为提高SERS基底的增强因子从而提高检测灵敏度，设计了米花型SERS基底，采用有限元法对其拉曼增强效果进行仿真，模拟不同中心球半径r、米花花瓣轴a、b、c以及中心球与花瓣间距d条件下电场强度的变化，得出最佳结构参数，并计算其SERS增强因子。随后利用电化学沉积法制备该基底，并探究电压值以及柠檬酸三钠和AgNO3的浓度配比对基底结构和性能的影响，从而制备出与理想物理模型形态最接近的米花型银/氮化钛薄膜基底。然后用其对罗丹明6G（R6G）进行痕量检测，探究该基底的拉曼增强效果以及稳定性。实验结果表明，当沉积电压为2V，柠檬酸三钠与AgNO3浓度配比为1∶1 （2 mmol/L∶2 mmol/L）时，得到的米花型TiN-Ag复合SERS基底与理想化模型仿真形态最接近。经过计算得到该基底的增强因子可达1015，对罗丹明6G的检测限可达10−13 mol/L。实验结果证明设计的基底灵敏度高、稳定性强，可对食品非法添加剂的痕量检测提供技术支撑。

近年来，红外成像系统在工业、安防、遥感等领域获得了广泛的应用，但由于制造工艺及成本制约，红外系统的分辨率仍然较低。基于深度神经网络的单帧图像超分辨率重建技术是提高红外图像分辨率的有效方法，获得了广泛研究，并在仿真图像上取得了显著进展，但应用于实际场景图像时容易出现伪影或图像模糊等现象。造成这种性能差异的主要原因是目前方法大多假定造成图像退化的模糊核是空间一致的，然而实际红外光学系统不可避免地存在像差、热离焦等，由此造成的图像模糊的模糊核并非空间一致的。针对这一问题，提出了一种非盲模糊核估计方法，通过采集特定的靶标图像，并设计模糊核估计网络，求解空间非一致模糊核；设计基于图像分块的超分辨率重建方法，将图像块和对应区域的模糊核一起输入非盲超分辨率重建网络进行子块图像重建，再通过子块合并和重叠区域图像融合，得到最终的高分辨率图像。实验结果表明，光学系统自身引起了模糊核随空间位置缓慢变化，在实验室条件下标定模糊核并基于图像分块进行超分辨率重建的方法可显著提高红外图像超分辨率重建的效果。

逐像元自适应增益成像系统通过在每个像元的电子链路中集成四档不同容积的积分电容，可以在确保高信噪比的前提下实现大动态范围的遥感成像需求。此成像系统在发射前测试时，由于甚低增益（ULG）的动态范围过大而实验室积分球能量有限，只能通过与低增益（LG）的比例系数递推来间接对ULG后半量程的输出特性标定；星载太阳定标器反射能量过大会导致高增益（HG）和中增益（MG）输出饱和也无法直接测定辐射定标系数，只可通过比例系数推定。提出一种星上增益比例系数测定的方案，分别利用四档增益的输出作为特征对实验图像分类，将不同成像目标的输出码值作为多个定标能级，利用最小二乘法线性拟合相邻增益输出后得到相邻增益的比例系数。此方案验证了实验室增益比例系数测定结果，同时在外场成像实验中用该方法计算得到的比例系数用于相邻两档增益中较低增益图像反演较高增益图像，结果与实际较高增益图像对比归一化均方误差大部分小于0.01、两图像结构相关系数基本在90%左右、数据相关系数达到90%。证明该方法测定的相邻两增益比例相关系数有较高准确性，在星上辐射定标时用于高增益辐射定标系数的递推求取有极大的可行性，解决了星上不能直接对HG、MG辐射定标的问题。

散射是光学成像的重要障碍之一，科学家已经发明了各种计算成像技术实现透过散射介质后的聚焦与成像。与之相反，有些散射介质在日常生活中起到保护隐私的作用，如窗帘、毛玻璃和聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal， PDLC)等。PDLC作为一种电控切换透光状态的新颖散射介质，已被广泛应用到生活和工作中。文中研究了典型的PDLC的光学特性，包括散射特性、透明度及电控特性等，发现PDLC的散射效果主要体现在宽谱背景光匀化造成目标成像对比度下降上，透过PDLC的光场中的弹道光比例较高，总能通过相应的滤波和计算成像方法窥视其遮挡物体信息。目前的PDLC在保护隐私上存在较大隐患，简单的光学匀化不能作为PDLC设计和制备的唯一指标，必须提出更全面的散射光学特性指标。

针对临近空间激光雷达所使用的离轴抛物面反射镜在低温下会发生形变导致反射光耦合进光纤时效率下降的问题，通过研究自调焦技术，设计了自动补偿激光雷达组件，用于抵消温度对系统的影响。利用有限元法分析了接收系统在热载荷作用下的变形，获得镜面离散变形数据，使用Zernike多项式拟合镜面变形后的面形，通过光学设计软件模拟得出该激光雷达接收系统优化后的焦距变化与温度呈线性关系，经过光学设计软件确定补偿位置。使用温度自适应调整机构降低热变形带来的离焦量影响。分析结果表明，补偿后均方根半径从26.495 μm下降至15.93 μm，光斑半径减少39.9%，耦合效率提升至80%以上。

由于其低能量、高透射、指纹谱和安全性等优点，太赫兹光谱技术能够用于检测和辨识单质、混合物和隐匿的爆炸物，是安全领域中具有潜力的探测技术，在监测和防范爆炸物风险等方面有着广阔的应用前景。但是，由于仪器、环境、样品等多种因素的影响，导致太赫兹光谱数据信噪比下降，无法得到有效的光谱特征峰，严重影响寻峰比对识别爆炸物方法的有效性及准确性。为了提高太赫兹光谱数据的准确性，探讨了机器学习技术在太赫兹光谱分析技术检测爆炸物方面的应用，指出了机器学习可以进一步提高太赫兹光谱技术检测的准确性，并且开发更加精细的数据处理技术和更有效的数据增强技术，将机器学习与传统谱学分析技术相结合，是太赫兹光谱技术探测爆炸物领域的重要发展方向。

测量不确定度是与测量结果紧密相关的重要指标，反映了仪器测量的稳定性。激光三角测量仪器的测量不确定度与成像光学系统数值孔径直接相关，增大数值孔径能够有效降低测量不确定度。为了满足高精度测量需求，应用二维Q-type多项式自由曲面，设计用于线激光三角测量仪的大数值孔径双远心Scheimpflug成像光学系统。首先基于三角测量原理和线激光三角测量仪指标分析成像光学系统参数，然后结合像差灵敏度分析以及自由曲面像差特性，确定成像光学系统中自由曲面的位置和数量并进行优化设计。设计得到系统的数值孔径为0.2，成像范围为10 mm×14 mm，调制传递函数(MTF)优于0.6，最大畸变为0.21%，远心度优于0.3°。该系统具有大孔径、成像质量好、畸变小、双远心的特点，能够满足高精度线激光三角测量仪的应用需求。

报道了一种基于光谱合束的Nd:YAG固体激光器双波长光源。系统由两个固体Nd:YAG脉冲激光器通过光谱合束组合而成，两个固体Nd:YAG脉冲激光器可独立工作，有利于输出脉冲的波长调谐、功率调节和相对延迟调整。通过光栅的色散特性以及输出镜的共同外腔反馈将各个激光器锁定在不同波长， 从而实现合束，获得的激光源中心波长锁定在1061.5 nm和1064.6 nm，两谱线中心间距为3.1 nm，组合光束的输出能量为173 mJ，组合光束的光束质量因子M2为2.8 × 2.2；两个Nd:YAG激光器独立工作的输出能量分别为94 mJ和92 mJ，在合束方向上的光束质量因子M2分别为2.7和2.1，在非合束方向上的光束质量因子M2分别为2.2和1.9；组合光束的输出能量为两个Nd:YAG激光器能量总和的93%，组合光束的光束质量因子与单个Nd:YAG激光束的光束质量因子M2基本相同。该双波长激光源满足波长间隔小、输出功率大小相近、同光轴等要求，在太赫兹波产生、测速激光雷达以及医疗仪器等应用领域具有重要作用。

由于陆地背景环境复杂，单一非制冷红外稳瞄跟踪装置在应用中存在目标识别、跟踪可靠度不高的不足。为解决该问题，首先对典型地面目标与背景的温差特性以及背景环境对红外成像的影响规律进行研究，在此基础上设计具有红外通道和电视通道的复合稳瞄跟踪装置方案，通过对比复合稳瞄跟踪装置与单一红外稳瞄跟踪装置的成像性能，分析复合稳瞄跟踪装置的可行性。背景环境对红外成像的影响规律为：在清晨/傍晚时段，目标与地面温差不足（小于5 K），红外图像存在目标对比度低、信噪比不足的缺陷；正午时段，红外图像存在目标完全淹没在背景中的缺陷。设计的具有红外通道和电视通道的复合稳瞄跟踪装置，电视通道对红外通道的成像质量影响较小（红外通道实际通光量相对减少不到5%），在地面背景红外辐射噪声干扰大的情况下电视通道成像清晰，在目标温差足够的情况下，红外通道成像清晰，验证了红外-电视稳瞄跟踪装置总体方案的可行性；红外-电视复合稳瞄跟踪装置的两个通道形成了良好的互补关系，能够显著拓展稳瞄跟踪装置的适用范围。

波分复用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)作为光纤通信系统的核心技术之一，为多个波长光信号的复用和传输提供了强有力的解决方案，对复用光信号的解复用和识别是WDM系统需解决的重要问题之一。文中研制了一种针对多波长光信号峰值的实时检测系统，用于实时检测多波长光信号的峰值功率。首先，设计并研制了光纤法布里-珀罗可调谐滤波器(FFP-TF)的驱动控制器和微弱光信号探测器，分别控制FFP-TF的驱动电压使其滤出特定波长的光信号和对滤出光信号的功率进行实时探测；其次，对于光电探测器中实时探测的光信号功率，设计了一种基于多窗口识别的峰值检测方法，使用三个针对波形不同位置的数据筛选窗口，根据实时检测数据来识别波形的变化趋势从而得到峰值强度与位置，进而计算出对应的光信号峰值强度。实验结果显示，所研制的实时检测系统实现了对多波长光信号的实时检测以及峰值的识别，光信号检测强度范围为0~−60 dBm，识别速度较快，对于准周期或周期的多波长光信号的识别具有良好的识别效果。