本文结出了描述光纤中受激喇曼散射过程的方程,通过对这些方程的讨论,得到了在稳态受激喇曼散射过程中可以存在弧波解的结论.这一理论可用于超短脉冲的产生.

本文给出了受到多重散射的激光,在波传播方向上的物理参数的涨落是不均匀的、而垂直于传播方向上的物理参数的涨落又是均匀的随机媒质中传播时,当波受到前向小角度散射时,具有不同波数不同位置的场的矩方程的解析解.同时讨论了方程的解在激光传播研究中的一些应用.

多波长放大是能够有效抑制窄线宽光纤放大器中受激布里渊散射(SBS)效应的一种新方法。对其基本理论进行了详细的介绍，并按照波长间隔的不同将其分为大波长间隔和小波长间隔多波长放大两种类型。综述了这两类多波长放大方法在理论研究和实验研究方面取得的重要成果，分析了它们各自在抑制SBS上的优势，指出大波长间隔多波长放大在提高单频激光输出功率方面具有明显优势，而小波长间隔多波长放大在进一步提升高功率光纤激光相干合成系统功率方面具有巨大的应用价值。

将一光脉冲馈入光纤，用极弱的光能可在光纤的另一端得到后向散射，实时分析这一散射就可测得光纤的衰减。光纤中出现的各种故障（接头、铰接、缺陷等)引起频率曲线的中断都可测出并确定其位置。

光纤探头将发射光纤、接收光纤及自聚焦(GRIN)透镜集成为一体,可替代传统动态光散射装置的光路系统,能有效提高空间相干性,但目前尚缺乏光纤探头结构参数的最优设计方法.依据动态光散射光路系统空间相干性的要求,分析了光纤探头的结构参数,给出了优化设计的方法,确定了光纤探头两透镜间距和夹角的最佳取值范围.实验结果表明：光纤探头两透镜夹角为19°,间距为1.5 mm 时,可满足光路系统空间相干性的要求,接收信号的信噪比最高,相关函数的截距达到0.83,使用最优拟合累积分析法反演的颗粒平均直径相对误差小于2%.

基于小波距量法(MOM)研究了微粗糙光学基片表面与上方冗余粒子的差值光散射特性。从基本电场积分方程出发,推导出冗余粒子目标与光学基片微粗糙面的积分方程,得到阻抗矩阵,进而推导出散射耦合场及差值场,给出复合散射模型双站散射截面的计算公式,数值计算并分析了不同入射角度,不同材质的单个及双个冗余缺陷粒子与微粗糙光学基片表面的双站散射截面及差值双站散射截面的散射角分布,给出冗余粒子及微粗糙面的散射贡献及差值场散射角分布。

从麦克斯韦方程和材料密度方程出发，详细推导了受激布里渊增益和损耗同时存在时的矢量模型。推导过程中，从数学表达式上阐述了电致伸缩效应对受激布里渊散射的作用。理论分析发现布里渊增益谱和损耗谱参数(谱宽和频移)并不完全一致。推导出了琼斯空间和斯托克斯空间中的矢量模型，建立了一个较完整的关于受激布里渊散射的基础理论模型，可以为研究基于布里渊散射的偏振效应、偏振牵引和双折射测量提供支持。最后，基于此矢量模型进行仿真分析，得到了平均布里渊增益和双折射大小以及偏振态的关系。

截断奇异值分解法能够反演纳米颗粒的粒度分布，但通常难以确定其最优截断参数。在分析截断奇异值算法的基础上，提出非负迭代截断奇异值算法来获取纳米颗粒的粒度分布，并对选取截断参数的L-曲线准则进行了修正。实验结果表明，利用二次截断L-曲线准则选取最优截断参数，使用非负迭代截断奇异值反演算法，能准确地表征单峰分布的颗粒粒径大小及粒径分布，所求平均粒径相对误差小于3%。

为研究正交偏振云气溶胶激光雷达（CALIOP）最新Version 4（V4）版产品与Version 3（V3）版产品全球大气气溶胶和云衰减后向散射特征的差异及其对以往研究可能造成的影响，利用2011年1、4、7、10月CALIOP 这两个版本的数据，对20.2 km海拔高度内全球范围云和气溶胶样本点的532 nm总衰减后向散射、1064 nm衰减后向散射、总衰减颜色比进行了概率分布统计,并对两个不同版本相应数据的相对偏差做出统计分析。结果表明，云或气溶胶V4版与V3版散射数据的相对偏差趋于正值，夜间数据的变化比日间数据明显。V4版与V3版云的日间532 nm总衰减后向散射、1064 nm衰减后向散射及总衰减颜色比的相对偏差均值分别为3.40%、4.66%和1.18%，而夜间的则分别为2.80%、8.00%和5.33%。气溶胶的532 nm总衰减后向散射、1064 nm衰减后向散射及总衰减颜色比的相对偏差均值日间分别为1.14%、6.94%和5.62%，夜间分别为3.33%、10.92%和7.64%。

基于时域有限差分法/时域多分辨（FDTD/MRTD）混合方法研究了微粗糙光学表面与多体缺陷粒子的复合光散射问题。建立微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合散射模型，利用DB2小波尺度函数的移位内插原理，将计算区域分别划分为MRTD和FDTD方法区域，推导出复合散射场，计算微粗糙光学表面中掩埋多体粒子的复合散射截面，并与矩量法的结果比较以验证该方法的有效性。分析入射角、气泡粒子的个数、相对位置及深度等物性特征对微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合双站散射截面的影响。上述结果为光学无损检测、光学薄膜、微纳米结构的光学性能设计等领域提供技术支持。