红外辐射的大气透过率计算作为红外仿真系统中不可缺少的一部分，要求同时兼顾准确性和实时性。文中以CIRTRAN软件包为基础，进行了基于VC＋＋平台的移植，并针对红外仿真系统进行了集成和优化。通过在不同条件下的大气透过率计算和在红外仿真中的集成运用，证明该模块的可行性。

基于分步傅里叶方法，仿真研究了光子晶体光纤（PCF）在反常色散区的群速度失配因子δ、高阶色散（主要是三阶色散）对孤子自俘获效应的影响。研究结果表明：随着群速度失配艿的增大，两偏振分量的平均振幅差值也增大，孤子自俘获效应变差；三阶色散量增大时，孤子自俘获效应变差。因此，只有选择合适的特性参数值才可以得到比较好的孤子自俘获效应，此特点可用于实现光开关等光信号处理功能器件。

根据红外多目标跟踪系统的设计需求，在硬件上设计了一个以两片ADSP—TS101DSP和一片FPGA为核心处理器、带CPCI总线接口的多处理器并行处理平台；在算法上采用了SB／MHT红外多目标跟踪算法。详细介绍了多处理器间的高速数据传输和同步通信设计方法，SB／MHT算法在双DSP上的移植实现，以及PLX9054PCI桥接芯片的通信方式设计。

理论分析了光子晶体光纤中孤子自频移（Soliton Self-Frequency Shift，SSFS）这一光纤的非线性效应，研究了利用SSFS实现波长变换的薛定谔方程求解问题，讨论了输入功率、PCF的长度、非线性系数等参数对波长变换范围及转换效率的影响，指出输入功率与PCF的长度相对于波长变换的输出中心波长从几纳米到几十纳米基本呈线性变化，当使用较长的PCF时，光纤中的高阶孤子和孤子分裂效应将限制波长变换的效率。基于高非线性PCF的SSFS波长变换是一种简单可行且高效的方案。

为了实现数字图像以光纤为通道实时传输，利用RocketIO实现数据的串行以及解串操作，建立了适合于经纬仪的数据传输系统。针对Xilinx的Virtex-ⅡPRO系列FPGA内嵌的RocketIO收发器模块，设计了用于经纬仪中数字相机的高速数据传输系统。结果显示，其单通道传输速率可达3．125Gb／s，数据延迟低于300ns，误码率低于10^-12，实现了数字图像高速、实时、远距离传输，满足了光电探测设备对于传输带宽的需求。

鉴于传统气室结构检测灵敏度较低的问题，设计了一种椭球体反射镜气室结构，建立了椭球反射镜的数学模型，给出了其结构参数与探测器接收光强之间的关系表达式。为了获得最大的接收光强，优化了椭球镜结构尺寸。当探测头直径为2cm时，所优化的椭球镜长轴为16cm，焦距14．96cm。实验结果表明，该光路结构可使探测器输出信号幅度提高约1．7倍，这将有利于后级电路的信号放大、数模转换等处理过程，从而提高气体浓度检测的灵敏度和精度。

视差现象的存在影响了望远系统测量瞄准的精度.针对平行光管法和视度筒法检测视差的局限性,提出了一种基于CCD图像传感器和数字图像处理技术的望远系统视差自动测试方法,论述并推导了视差的测试原理及公式,利用设计的测试系统实现了望远系统视差的数字化测试.给出的测试结果表明,与传统测试方法相比,该测试系统具有快速准确、定量直观的特点.最后分析了影响测试精度的因素.

研制了一种微型光纤光谱仪,介绍了其基本原理及结构,用微型光纤光谱仪对汞灯特征谱线进行了实验测试,通过对测试结果的分析得到了该型光谱仪的主要性能参数。实验表明,该微型光纤光谱仪的波长准确度小于1 nm,在采用芯径为50μm的多模光纤时,光谱带宽可以达到1.31 nm。

针对快速救护微型生化检测仪对其光学系统的微小型要求,设计了一种基于微型光谱仪的快速救护微型生化检测仪光学系统,实现了光学系统的微小型化。实验测试结果表明,该光学系统满足了快速救护微型生化检测仪光学系统的设计与应用要求。

介绍了近年来几种获取高分辨率人眼视网膜图像技术的原理及其优缺点。在介绍了自适应光学系统的核心部件——一种新型自主研发的可变形反射镜后，重点阐述了利用微小自适应光学系统对人眼波前畸变进行补偿，获得高分辨率的视网膜图像的原理及实验结果。介绍了高分辨率视网膜图像在医学上的最新应用，并展望了获取高分辨率视网膜图像技术的发展前景。