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。

提出一种基于3×3迈克耳孙干涉仪的分布式光纤振动传感系统，利用3×3干涉仪搭建零差相干检测的相位敏感型光时域反射计(φ-OTDR)。使用传输矩阵相位解调算法，通过对3×3迈克耳孙干涉仪的传输矩阵基本参数的求取，建立差分相位与干涉仪输出光强的对应关系，使用简单有效的软件运算程序对光纤中的瑞利散射光的差分相位进行解调，实现对光纤的扰动进行分布式探测。利用该系统对光纤线路上的振动进行测试，实验结果表明，系统能够对振动进行准确的定位，并有效地对音频和射频驱动的频率进行还原，系统有效传感距离为10 km。

尺寸为光波长量级的微纳结构材料与电磁波的相互作用，使得其具有许多特殊的光学性能，金属电介质金属微纳结构具有电磁波完美吸收特性。基于S参数法，研究十字阵列光吸收材料在红外波段的光学特性参数，分析其谐振吸收机理及光学特性参数调谐性。研究结果表明，十字阵列单元尺寸对其等效光学参数具有调谐作用；当材料表面与入射介质之间满足阻抗匹配条件，以及等效折射率系数虚部值足够大时，可以有效提高其吸收率；经过结构优化的十字阵列光吸收材料在红外波段具有大于95%的吸收率，实验样件测试结果大于80%。十字结构臂长和电介质层厚度决定吸收谱特性，而十字结构臂宽仅仅影响吸收谱峰值大小。十字阵列光吸收材料在红外波段的完美吸收及光谱调谐性特点，使其可用于红外探测和光谱成像等领域。

缩比模型测量可以帮助缩短物体雷达散射截面(RCS)测量的时间，并减少其成本，而由于太赫兹波所处的波长范围的独特性，所以其在雷达散射截面缩比测量中有较多的应用。在对粗糙表面的散射截面计算中，可以将模型简化为带有突起的平板。单站散射（后向散射）是雷达系统中比较常用的一种测量方式，也有很多针对平面波入射情况下的计算，但是由于太赫兹源所产生的高斯光束的能量分布与平面波不同，得到的雷达散射截面的结果也与平面波不同，常常会导致测量结果和计算结果中有一定的误差。利用镜像法仿真计算了入射光为高斯光束时平板上的突起在2.52 THz频段处的雷达散射截面，详细比较了单站散射分别在二维和三维情况下，由于入射光为高斯光束对散射结果造成的影响。

提出并实验验证了一种基于取样环的雪崩光电二极管(APD)增益调节与温度校正拉曼光纤温度传感系统，通过比较取样环在测温线与基线上的信号偏差对APD 进行偏压调节，维持APD 增益基本恒定，保证系统信噪比和稳定性；并在此基础上针对环境变化等不确定因素造成的不可避免的APD 增益波动，以该取样环信号为参考信号对测温曲线进行校正解调，进一步提升系统测温精度。实验证明，较之传统的拉曼光纤温度传感系统，这种基于取样环的APD 增益调节和温度校正方案能有效消除APD 增益变化对传感系统的影响，显著提升系统在信噪比、稳定性和测温精确性等方面的性能，具有实用价值。