目的：粒化是柑橘类水果常见的一种内部病害，患有该病害的水果外部特征并不明显难以从外观上直接进行识别。方法：本研究基于激光多普勒测振技术对果冻橙粒化病进行无损检测。本研究使用微型激光多普勒测振仪（micro-LDV）和共振喇叭搭建了一套声学振动实验装置，将其用于采集“爱媛38号”果冻橙的振动响应信号。将一维的振动响应信号转换为振动多域图像，并构建了一个Resnet-Transformer网络（ResT），用于提取振动多域图像中的深层特征，以识别果冻橙粒化病。首先，使用振动多域图像训练ResT、Resnet50和Vision Transformer（ViT）模型，将ResT的性能与Resnet50和ViT的性能进行比较。然后使用振动多域图像纹理特征或振动频谱特征训练PLS-DA和SVM模型，并与ResT模型进行性能对比。结果：结果表明，使用振动多域图像训练的ResT模型可以实现精准识别果冻橙粒化病并且检测准确率为98.61%，模型的F1为0.986、精确率为0.986、召回率为0.986。结论：提出的方法可在简单、快速、低成本的前提下准确识别粒化果冻橙。

红外数据作为信息化数据库的重要组成部分，在夜视侦察、武器制导、远程预警等方面得到广泛应用。针对红外辐射特性测量系统在环境温度变化情况下产生的温漂会导致目标的红外反演精度受到较大影响，本文提出了基于环境温度自适应修正的内外联合定标方法，通过自适应插值的方式对环境温度变化影响进行修正；以高精度面源黑体作为目标进行辐射反演测量试验，最小误差为6.82%、最大误差为10.21%。同时对水上动态目标开展辐射特性反演，得到高置信度的实测目标辐射特性数据；通过黑体以及水上动态目标的测量试验可以得到：本方法可以在海洋气候复杂环境下实现环境温度变化对辐射反演精度的影响修正，验证了所提出的定标算法的有效性，同时可以基于修正参数进行红外系统环境温度敏感性的有效评估测试。

为了实现对短距光纤数据通信系统接收端非线性损伤的低复杂度均衡，提出了一种基于全连接神经网络的接收端均衡算法，这是一种引入判决反馈结构的判决反馈神经网络。非线性畸变由线性工作区与实验系统不匹配的光电探测器引入，在此基础上实现了基于C波段直接调制激光器的56 Gbit/s PAM4信号的20 km传输验证实验，并对判决反馈神经网络和其他均衡方案的均衡性能进行了对比实验。实验结果表明，相比全连接神经网络，改进方案实现了20 km传输时2 dB的灵敏度提升。改进方案可以很好地均衡光电器件的非线性，且计算复杂度更低，具有很好的应用意义。

高反光表面复杂的反射性质给面结构光技术带来过度曝光和曝光不足的问题，为完整准确的重建被测表面，提出一种能根据被测表面反射强度预测曝光时间的多重曝光方法。首先通过投射一系列不同曝光时间下的均匀灰度图像获得成像系统的相机响应曲线，同时计算得到能反映被测表面反射强度的辐照度图像。然后通过模糊C均值聚类方法，自适应的分割目标不同辐照度区域并获得各区域的中心辐照度，在相机响应曲线基础上对不同反射区域预测最优曝光时间，最后结合多重曝光融合算法实现对高反光表面的三维重建。实验结果表明，所提方法能同时重建铝合金表面的强烈反光区域和过暗区域，重建误差小于0.5 mm，最大偏差降低74.78%，标准偏差降低48.96%。所提方法能根据区域反射特性正确预测曝光时间，有效克服区域过曝和区域过暗带来的相位缺失和相位失真问题，完整准确的重建了高反光表面不同反射区域。

目的：针对现有镜头畸变参数估计方法存在精度低、易陷入局部最优解的问题，提出了一种基于改进天鹰优化算法的折反射全景相机镜头畸变参数方法。方法：首先通过融合混沌映射、自适应调节策略和通讯交流策略，增强了天鹰优化算法的寻优能力，解决了其收敛速度慢且容易陷入局部最优解的问题。其次，通过空间中直线对应的畸变边缘和单参数除法模型推导并确定畸变参数分布范围，然后构建包含畸变参数的优化目标函数。最后采用改进的天鹰优化算法对优化目标函数寻优求得最佳畸变参数。结果：经过对标准图库图像和全景图像的校正结果分析，本文提出的方法估计的主点误差在0.5 pixel以内，径向畸变系数误差在2.5%以内，能够有效地估计镜头畸变参数并实现全景图像畸变校正。结论：提高了视觉导航系统在环境感知任务下的图像质量，在工程应用中具有潜在价值。

为了精确地测量物体的三维形貌，研究了抽样对它的影响。首先，在经傅里叶变换推出频谱表达式的基础上，分析了CCD像元的产生并给出了其表达式。然后，经抽样得到离散的变形条纹表达式，并推导出了其傅里叶频谱表达式，从而得到了频域内无限重复的“频谱岛”。 最后，在利用低通滤波器滤除高级频谱成份后仅保留其中一个基频成份的基础上，由逆傅里叶变换来恢复信号强度；提出了减小抽样间隔即减小每根条纹抽样点数的方法来增大抽样频率与光栅基频的比值\begin{document}${m} $\end{document}，使之在满足\begin{document}${m} > 4$\end{document}的条件下更准确地恢复物体的三维形貌。用仿真和实验对基本原理进行了验证。在仿真中，抽样间隔分别取8 pixels、4 pixels、2 pixels、1 pixel，后三种情况所得到的最大绝对误差值分别为第一种情况下的88.80%、38.38%和31.50%，平均绝对误差值分别为第一种情况下的71.84%、43.27%和32.26%。可见，抽样间隔越小，恢复的效果越好。在实验中，取与仿真中相同的4次抽样间隔，也能得到与仿真中相同的结论。结果表明：减小抽样间隔可提高三维形貌的测量精度，得到的恢复效果更好。

非均匀性校正是红外成像系统得到高质量的红外图像的重要步骤之一。现阶段，大口径红外辐射测量系统在外场应用中存在非均匀性校正耗时长和非均匀性校正效果不理想等问题。为此本文针对红外辐射测量系统需要积分时间连续变化的需求，提出一种快速宽动态的非均匀性校正算法。该算法考虑积分时间效应和光学系统杂散辐射的影响。利用25 mm口径的制冷型中波红外辐射特性测量系统进行试验验证。对比经典算法与本文所提出算法的校正效率，结果表明，本文提出算法效率是传统非均匀性校正算法的3.4倍。本文还利用剩余残差评价原始图像以及两种算法对图像校正的效果，利用多个积分时间（0.6 ms，3 ms和3.5 ms）模拟连续变化的积分，结果显示本文所提算法在各个积分时间下剩余残差表现稳定且校正图像都具有良好的校正效果。

针对传统偏振光谱成像方法难以适用于弹载平台的难题，本文提出了一种基于阵列光学的快速多维度成像制导光学方案。构建了通道分辨率与望远放大倍率的关联模型，实现了微透镜阵列、光谱滤光阵列和微纳偏振阵列探测器参数的精准匹配和高效利用。基于常规导引头和工业偏振探测器，设计了包含球形整流罩的多维度成像制导光学系统。系统采用4×4光场分割布局，在可见光波段内形成16个光谱通道，光谱分辨率为16 nm，单光路、单探测器条件下0°、45°、90°、135°等4个偏振方向偏振光谱图像数据立方体的同时高效获取。系统整体焦距为150 mm，筒长为145 mm。仿真结果表明，系统16个通道下全视场调制传递函数在奈奎斯特频率处均接近衍射极限，成像质量良好，满足弹载目标多维度探测与识别需求。

本文以具有增益损耗平衡的非厄米离子阱系统为研究对象，从量子参数测量角度，利用量子Fisher信息量标度非厄米系统的量子相变特征。通过态矢量映射方法，研究了任意两能级非厄米量子系统的一般非幺正演化规律。量子Fisher 信息量的动力学演化在奇异点附近发生突然变化，并定量表征系统的量子临界现象。根据系统物相是否具有宇称和时间反演对称特性，我们可以获得两种不同行为的演化过程。在对称相区域中，量子Fisher 信息量随时间呈现振荡特征，获得较高的测量精度。在对称性被破坏的相区域里，它的含时变化经历单调递减过程。这两种动力学行为也被量子熵和量子相干证实。强调了利用量子Fisher信息来见证非厄米离子阱系统的相变。这些结论有助于非厄米量子信息技术发展。

为了提高液体透镜的成像质量和变焦范围，应用介电泳和液压驱动，设计了一款基于组合结构的双界面液体透镜，主要由介电泳双液体透镜和PDMS薄膜液体透镜组成。首先，在Comsol软件中建立液体透镜模型，研究不同电压下的液滴界面和PDMS薄膜的面型变化，并导出两个曲面的面型数据。其次，在Matlab软件中，采用非球面表达式进行拟合，得到不同电压下液滴的界面和薄膜的面型图及其相应的非球面系数。最后，在Zemax软件中，构建出相应的双界面组合液体透镜光学模型，像面选取为高斯像面，并通过相应器件的制备与初步实验研究，将仿真和实验数据进行了比较分析。结果表明，所设计的基于组合结构的双界面液体透镜仿真和实验的变焦范围基本一致, 同时在实验中获得了其变焦比可达2.1254和成像分辨率最大可达101.5937 lp/mm的结果。设计的基于组合结构的双界面液体透镜具有构造简单紧凑、界面可调控性强、高分辨率成像的优点。

拼接弧线电机凭借其高转矩比和低速运行稳定等优点，为大口径天文望远镜观测提供了高性能驱动技术支持。由于电机运行过程中存在如参数畸变、谐波等其他内外部干扰，都是对提高电机性能的挑战。为此，本文提出了一种基于新型趋近律的积分滑模控制器，同时结合扩张状态观测器与负载观测器的混合控制策略，旨在优化传统滑模控制并增强系统的抗干扰能力。传统趋近律参数较为繁杂且不能很好的抑制抖振，新型的趋近律简化了参数，有效克服了系统抖振。其次，采用扩张状态观测器对反馈转速进行估计，然后结合q轴电流信息和估计的精确转速数据作为负载转矩观测器输入，进一步提高了负载观测性能，并将负载观测值转换为电流进行前馈补偿，用以提高电机的抗干扰性能。仿真和实验结果表明：所提出的双观测器方法能够精确观测电机的转速和负载，显著增强了电机的抗负载扰动能力；同时，采用的新型滑模速度控制器降低了电机转速超调量，并在一定程度上抑制了滑模的抖振，为弧线电机在大口径天文望远镜的高精度观测应用中提供了理论和实验支持。

为了精确控制激光光束指向，本文基于双液晶偏振光栅系统的光束指向算法，分析了系统中因光栅倾斜产生的误差。首先，本文采用了一种基于衍射光栅方程的光线追迹方法求解出射光束指向，引入了入射光束指向和光栅倾斜角，通过与仿真结果的对比验证了该方法的正确性和精度。其次，通过对光栅倾斜不同情况的分析，本文给出了不同倾斜情况下光栅姿态的表达式，并结合光线追迹方法得到了对应情况的出射光束指向表达式，分析了光栅倾斜产生的调零误差和旋转误差。研究结果表明，在0°~0.3°光栅倾斜角范围内，调零误差分别在0.25 mrad和2 mrad以内，旋转误差分别在85 mrad和430 mrad左右。本文方法可实现对双液晶偏振光栅系统中出射光束指向和光栅倾斜误差的精确计算。

涡旋光束阵列在自由空间光通信上有很大的应用价值。采用多相位屏模拟大气湍流，研究了径向高斯涡旋光束阵列在大气湍流环境中传输的光场演化过程和轴上闪烁特性，分析了不同初始光束参数对径向高斯涡旋光束阵列的轴上闪烁指数的影响，并将其与单束高斯涡旋光束的轴上闪烁指数进行了对比。研究结果表明：在弱湍流区域，rytov指数小于0.5时，单束高斯涡旋光束的轴上闪烁指数一直保持在小于1的数值区域，远小于径向高斯涡旋光束的轴上闪烁指数；而在中等强度湍流区域，径向高斯涡旋光束阵列的轴上闪烁指数小于单束高斯涡旋光束的轴上闪烁指数；径向高斯涡旋光束阵列的轴上闪烁指数会随着轨道角动量值的减小和径向阵列半径的增大而减小。研究结果对于大气湍流环境下的涡旋光通信具有一定的理论意义和应用价值。

液晶光学相控阵被广泛应用于激光雷达、激光通信以及激光武器中，进行激光光束的扫描控制。为了实现液晶相控阵的最优设计和激光光束高精度控制，本文重点研究工作波长、像素数、像素尺寸及有效灰度数对光束指向精度的影响规律。首先，根据液晶相位调制原理，仿真分析了周期光栅法和变周期光栅法的有效扫描角度和衍射效率；然后基于驱动电压灰度等分相位调制量，仿真分析指向误差随工作波长、像素数、像素尺寸以及有效灰度数的变化规律，推导出多变量普适公式；接着，仿真分析了驱动电压灰度非等分相位调制量时的指向精度，并和等分相位调制量的结果进行对比分析；最后，实验验证了有效灰度数、像素数和指向误差的关系，初步证实了经验公式的有效性。本文的研究结果可为液晶相控阵的设计提供理论依据。

为了对低频振动信号进行获取和监测，设计了一种对称圆形柔性铰链的二维振动传感器，可在x轴和z轴方向工作。从理论上分析了传感结构的力学特性，在Comsol中建立模型进行仿真分析，并采用有限元法对结构进行优化设计，将铰链谐振频率设计为420 Hz。采用光纤布拉格光栅（FBG）作为应变检测器件粘贴在铰链结构表面，利用边沿滤波器法实现FBG的动态解调，采用标准振动台对传感器性能进行测试。实验结果表明该传感器在x轴和z轴的谐振频率为420 Hz，工作频率范围在20~300 Hz。在平坦区的平均灵敏度为1847.32 mV/g，加速度分辨率达5.41×10⁻⁴ g。该传感器在所有二维方向上的横向干扰水平均小于5%。本文设计的传感器为二维振动传感器，适用于低频振动信号的高灵敏检测，如桥梁隧道振动检测及机械设备的健康监测。

为了满足强激光系统中合束光栅的宽带、高衍射效率及偏振无关的需求，本文提出了一种双层梯形结构的偏振无关合束光栅。首先，基于严格耦合波理论，建立了一种以粒子群优化算法为核心的偏振无关合束光栅设计模型，通过随机生成特征波长实现效率特性寻优。然后，详细分析了单层梯形和双层梯形结构光栅的槽深、占宽比、侧壁倾角等结构参数对光栅衍射效率及带宽的影响。最后，对两种结构光栅的电场增强特性进行分析讨论。结果表明，双层梯形结构偏振无关合束光栅在51 nm（1038 nm−1089 nm）带宽范围内实现99%以上的理论衍射效率，相比传统单层梯形结构具有更大的工艺容差，容差范围内均满足30 nm带宽和98%的高衍射效率，同时具有更低的光栅近场增强，可以拥有更强的抗激光损伤能力。本文提出的宽带高衍射效率双层梯形结构光栅可以提高激光系统的输出功率，在激光合束领域具有重大的应用价值。

拼接镜的共相误差检测是当前科学研究的热点问题之一，基于宽波段光源的共相检测技术解决了夏克哈特曼法由于目标流量低引起的测量时间长的问题，从而提升了piston误差的检测精度和量程。然而，在当前的宽波段算法的应用中，复杂的环境以及相机扰动等干扰因素的存在将致使获取的圆形孔径衍射图像含有一定量的噪声，从而导致相关系数值低于设定阈值，使该方法精度降低甚至失效。针对这一问题，本文提出将基于深度降噪卷积神经网络（DnCNN）的算法集成到宽波段算法中，以实现对噪声干扰的控制，并保留远场图像的相位信息。首先，将使用MATLAB获得的圆孔衍射图像作为DnCNN的训练数据，然后，将不同噪声水平的图像导入到训练好的降噪模型中，即可得到降噪后的图像以及降噪前、后圆孔衍射图像的峰值信噪比和二者与清晰无噪声图像间的结构相似度。结果表明：降噪处理后的图像与理想清晰图像之间的平均结构相似度相较于处理之前的有了明显提升，获得了理想的降噪效果，有效增强了宽波段算法在高噪声条件影响下的应对能力。该研究对于探索用于实际共相检测环境应用的宽波段光源算法具有较强的理论意义和应用价值。

长周期光纤光栅具有体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰和灵敏度高等优点，使其广泛应用于生物医学、电力工业以及航空航天等领域。本文提出了一种基于周期微通道的长周期光纤光栅传感器。首先通过飞秒激光微加工在单模光纤的包层中刻蚀出一系直线结构，然后通过湿法腐蚀技术对激光改性区域进行选择性腐蚀以获得周期性微通道结构，最后在通道中填充聚二甲基硅氧烷（PDMS）以改善光谱质量。实验结果表明，该传感器可以进行温度、应力、折射率和弯曲等传感参数测量，具有良好的传感灵敏度。温度灵敏度为−55.19 pm/°C，应变灵敏度为−3.19 pm/με，最大折射率灵敏度为540.28 nm/RIU，弯曲灵敏度为2.65 dB/m⁻¹，且均表现出良好的线性响应。该传感器在精密测量和传感领域有良好的应用前景。

目的：为了降低眼底成像过程中对操作人员的依赖，采用可见光瞳孔成像，提出了一种人眼瞳孔自动快速定位与对准的方法。方法：首先采用可见光摄像模组和三维电动位移台，在实验室眼底成像系统上搭建瞳孔对准装置。其次，用霍夫梯度法提取图像的有效区域，得到眼底成像系统的中心；利用最大类间方差法和图像直方图特征得到了瞳孔区域；通过最小圆拟合方法，确定瞳孔的中心。最后，反馈控制电动位移台的移动，实现眼底成像系统中心与瞳孔中心对准。结果：实验结果表明：人眼瞳孔的平均识别速度0.11s，瞳孔中心的识别平均准确率达98.7%，中心偏差的欧氏距离平均为4.3个像素。结论：满足眼底成像系统的实时性和准确性的要求，为眼底成像系统提供了一种高效的自动瞳孔对准解决方案。

太阳耀光是海面目标探测过程中的重要影响因素，针对陆地观测平台，利用耀光的偏振特性，提出一种基于线偏振图像共有成分与特征成分重构的海面耀光抑制方法。该方法利用分焦平面偏振相机获取四通道线偏振辐射图像，计算场景的偏振度信息，生成耀光抑制图像。在以偏振信息抑制场景耀光的基础上，结合线偏振辐射图像的特点，将耀光抑制辐射图像的光强分量分解为共有成分与特征成分，重新赋予二者新的权重因子得到重构后的耀光抑制图像。开展外场偏振实验，结果表明，针对三组典型实验数据，重构耀光抑制图像较光强图像的饱和像素占比相对降低的最大值为79.07%，空间频率与对比度相对提升的最大值分别为73.77%和172.73%。本文所提方法有效的抑制了海面场景中的耀光噪声且在背景细节信息恢复方面具有良好表现。

第三代红外焦平面探测器的不断发展使得探测器具备同时对两个不同波段的红外辐射进行响应的能力，输出双波段对应图像，双波段图像在目标探测和识别领域前景广阔。本文针对航空探测应用，采用320×256双色红外制冷型探测器，设计了一种工作波段在中波3.7～4.8 μm和长波7.7～9.5 μm的大变倍比制冷型红外双波段变焦光学系统，用于对目标的红外探测。该光学系统采用折射式和折反式结构相结合的方式，实现光学四视场切换式大范围变焦，采用二次成像以达到100％冷光阑效率。该光学系统四视场焦距分别为32 mm、200 mm、800 mm、1600 mm，变倍比为50×。实验结果表明，光学系统在双波段各变倍状态下，在调制传递函数特征频率为17 lp/mm时均接近衍射极限。该光学系统具有双波段、变倍范围大、大变倍比、快速切换多视场、结构简单紧凑、高质量成像等特征，将在搜索、侦察等安防领域中得到广泛应用。

目的：为了实现强流脉冲电子束对材料表面改性的工业化应用，需要对电子束的作用过程进行实时微扰监测。电场强度是反映电子束特性的关键参数之一，基于Stark效应的激光暗荧光光谱可实现对环境电场的微扰测量。因此，开展激光功率密度对环境电场的影响研究，对此类电场测量方法的参数设置和结果判断具有重要的理论和应用价值。方法：通过理论分析和计算得出电场测量微扰状态下的激光功率密度与试验环境的关系模型；基于上述关系模型，搭建测试平台，实验验证激光功率密度对电场测量微扰的情况。结果：实验结果表明：在示踪气体氙气压强为\begin{document}$ 1.0\times {10}^{-4} $\end{document} mbar、电场强度在2 kV/cm及以下的条件下，对电场测量微扰的激光功率密度值为5 MW/cm²，与理论计算值基本一致。结论：研究结果填补了激光暗荧光光谱诊断方法中激光功率密度对电场影响定量分析方法的空白，可应用在同类电场测量方法中，为激光功率密度与实验参数的设置提供依据和参照，支撑电场测量实验的开展，有效提升电场测量的准确性。

为了能对飞秒激光系统的群延迟色散(group-delay dispersion，GDD)进行调控，设计并制备了相位延迟反射镜。本文系统的研究了相位延迟反射镜补偿群延迟色散的原理，使用Nb₂O₅和SiO₂作为高低折射率材料，并通过将相位延迟反射镜与其互补镜配对的方式平缓了群延迟色散曲线。最后，制备出了相位调控数据为−800 fs²GDD的相位延迟的反射镜，在900 nm−1100 nm范围内，反射率达到99%以上。解决了飞秒激光系统带宽调节的问题，满足飞秒激光器的使用要求。

声呐图像视觉检测是复杂水域资源勘探和水下异物目标探测领域的重要技术之一。针对声呐图像中小目标存在特征微弱和背景信息干扰问题，本文提出弱特征共焦通道调控水下声呐目标检测算法。首先，为提高模型对弱小目标信息捕获和表征能力，设计弱小目标特征激活策略并引入先验框尺度校准机制匹配底层语义特征检测分支以提高小目标检测精度；其次，应用全局信息聚合模块深入挖掘弱小目标全局特征，避免冗余信息覆盖小目标微弱关键特征；最后，为解决传统空间金字塔池化易忽视通道信息的问题，提出共焦通道调控池化模块，保留有效通道域小目标信息并克服复杂背景信息干扰。实验表明，本文模型在水下声呐数据集的九类弱小目标识别上平均检测精度达到83.3%，相较基准提高5.5%，其中铁桶、人体模型和立方体检测精度得到显著提高，分别提高24%、8.6%和7.3%，有效改善水下复杂环境中弱小目标漏检和误检问题。

针对现有非接触式血氧饱和度测量方法在头部动态场景下准确性低的问题，提出一种基于改进的自适应噪声完全集合经验模态分解与小波阈值相结合的去噪方法，用于提取高信噪比的脉搏波信号。首先，为解决自适应噪声完全经验模态分解在分解重构早期产生虚假分量和模态混叠的问题，在分解过程中加入高斯白噪声，使其成为改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN)，从而减少模态分量中残余噪声问题。然后，使用ICEEMDAN对红蓝色通道的脉搏波信号进行模态分解，并使用db8小波基函数对符合血氧频谱范围的分量进行3级分解和重构，将重构后的信号用于后续血氧值的计算。最后，将不同头部动态场景下测量的血氧饱和度结果进行实验对比分析，结果表明：不同头部场景下得到的血氧饱和度平均误差为0.73%，相较于其他算法平均误差降低1.93%。本文提出的去噪方法在不同头部场景下具有较好的稳定性，可满足日常血氧饱和度测量的需求。

为提高地基多普勒非对称空间外差(DASH)干涉仪在恶劣温度下的探测精度，对系统进行了光机热集成分析。首先，依据干涉仪的工作原理和相位算法建立了相位与温度的关联依据。其次，设计了光机热分析模型和热变形数据获取模型，采用温度负载仿真分析给出了干涉模块和成像光学系统在不同温度下的变形数据，拟合得出热变形所导致的相位误差。最后，基于各部件热变形造成的风速误差，给出合理的温控方案。结果表明，干涉模块占据主因，必须确保温度控制在20±0.05 °C内，并针对温度敏感部件进行温度控制，此时该部件造成的风速误差为3.8 m/s。成像光学系统放大倍数的热漂移、成像光学系统和探测器相对位置的热漂移占据次因，应将其控制在20±2 °C以内，此时该部件造成的风速误差为3.05 m/s，综上可以将干涉模块、成像光学系统、成像光学系统与探测器相对位置三者共同造成的风速测量误差控制在6.85 m/s内。本文的分析方案和温控措施可以为DASH干涉仪工程应用提供理论依据。

光子集成干涉成像系统一般在子孔径焦平面处加单模光纤阵列，通过接收不同视场角的光束完成大视场拼接成像，但直接采用光纤阵列会导致成像视场不连续，子孔径焦距变长，厚度大幅度增加。针对以上问题，本文提出了一种结合微透镜阵列和光纤阵列对子孔径像面细分的方法实现视场无缝拼接，并通过摄远物镜和三透镜空间压缩板组合大幅度降低了子孔径阵列的整体厚度。设计结果表明，通过在光纤阵列前加65*65微透镜阵列对光束二次聚焦能够实现系统视场无缝拼接，视场扩大65倍后，全视场为0.0489°，可见光入射时单模光纤阵列中各光纤中心空间光耦合效率不低于40%，在加入空间压缩板压缩自由空间光路后，系统的整体厚度实现了1个数量级的压缩。该系统在实现光子集成干涉成像系统大视场无缝拼接成像的同时，为解决超长焦距镜头厚度过大的问题提供了新的思路。

激光通信是以光波为载体实现信息传输的通信技术，具有高速率、高带宽、小尺寸、抗干扰和保密性好等优势，具备实现空间信息网络高速传输和安全运行的关键能力。本世纪以来，国内外主要研究机构致力于研究激光通信技术在实现组网过程中所需要解决的一系列问题，包括一点对多点同时激光通信、节点内多路信号全光交换与转发、节点动态随遇接入、网络动态拓扑结构设计等关键技术，并开展了众多演示验证实验，部分研究成果已经投入应用。本文在对空间激光通信组网技术进行分析探讨的基础上，概述了国内外的激光通信组网技术的发展现状，重点对卫星星座、卫星中继和航空网络等领域中激光通信组网技术的应用情况和发展现状进行了分析和总结，对国内相关研究技术方案、实验验证情况等进行了综述，最后对激光通信组网技术与应用的发展趋势进行了预测。

随着光谱成像技术的飞速发展，使用多光谱滤光片阵列（Multispectral filter array，MSFA）采集多光谱图像的空间和光谱信息已经成为研究热点。如何利用低采样率且强频谱互相关性的原始数据进行重构成为了瓶颈和制约。因此基于一种含有全通波段的8波段4×4MSFA，提出了空谱联合的多分支注意力残差网络模型。首先使用多分支模型对各个波段插值后的图像特征进行学习。其次八个波段和全通波段的特征信息联合通过本文设计的空间通道注意力模型，应用多层卷积和卷积注意力模块并使用残差补偿的方式可以有效的弥补各波段的颜色差异和丰富边缘纹理相关特征信息。最后初步插值的全通波段和其余波段特征信息通过无需进行批量归一化的残差密集块对多光谱图像空间和光谱相关性进行特征学习以匹配各个波段的光谱信息。实验结果表明，本文对于在D65光源下测试图像的峰值信噪比、结构相似度和光谱角相似度分别优于最先进深度学习方法3.46%、0.27%和6%，并且此方法不仅减少了伪影还获得更多的纹理细节。

太赫兹波具有高穿透性、低能性及指纹谱性等特征，在探测领域被广泛应用，因此设计太赫兹波成像光学系统具有重要的意义和广泛的应用前景。首先，以四块透镜构成的天塞物镜为参考结构，应用近轴光学系统像差理论构建系统像差平衡方程，给出了系统初始结构参数求解函数和方法，再结合光学设计软件对系统像差进一步校正，最终设计了一种用于太赫兹波探测的大孔径光学成像系统。该光学系统由四块同轴折射透镜构成，焦距70 mm，F数为1.4，全视场角为8°，在奈奎斯特频率10 lp/mm处全视场角范围内的调制传递函数（MTF）值均大于0.32，各视场内的弥散斑均方根（RMS）半径均小于艾里斑半径，最后对系统各种公差进行分析和讨论。设计结果表明，本文设计的太赫兹波探测光学成像系统具有孔径大、结构简单且紧凑、成像质量较好且加工性易于实现等特点，满足设计要求，它在太赫兹波段高分辨率探测领域具有重要应用价值。