在自适应光学系统中，高精跟踪回路的闭环误差由未完全补偿的跟踪残余误差和倾斜噪声误差组成。利用高精跟踪回路闭环残余倾斜数据和电压数据，可以计算高精跟踪回路的跟踪残余误差、倾斜噪声以及开环倾斜误差。基于此种方法对1．2m望远镜61单元白适应光学系统中高精跟踪回路的性能进行了在线分析。分析结果表明，系统引入的噪声随着所观测恒星星等的增加而增加．

传输光纤引入的偏振和相位调制噪声给光纤水听器远程传输系统带来严重影响。论文提出使用一个声压和加速度不灵敏的参考探头来获取传输光纤引入的公共噪声,并将该噪声进行自适应滤波处理来估计和消除传感探头中传输噪声的方案。实验结果表明,归一化最小均方误差（NLMS）自适应算法对冲击传输光纤引入的宽带偏振噪声抑制最大达20dB;对传输光纤中大幅度的单频连续相位调制噪声抑制达20dB;自适应滤波基本消除了传输噪声的影响,并且完整保留了传感探头中的仿真信号。实验同时证明,自适应噪声消除的结果优于直接将参考探头与传感探头信号相减的噪声抑制效果。

本文针对数码视频相机的噪声大，主体位置不确定性及实时性要求高等特点，详细讨论了传统自动对焦算法的缺陷并提出了一种新的自动对焦算法。该算法采用一种新的可有效抑制高频噪声的对焦量函数一一高斯一阶导数（FDOG）来正确评价图像对焦趋势；支持最近主体优先的感兴趣区域自动选择，使得系统可以自动找到主体所在位置进行对焦；结合爬山法，二叉搜索和插值拟合进行对焦搜索，相比传统的两段爬山法，搜索效率提氩了40％；通过对聚焦后的图像进行监视，支持视频模式下的动态自动对焦。该算法在一个数码视频相机平台上实现，实验结果验证了算法的优点，适用于高性能数码视频相机。

本文提出一种新型的近似无衍射栅型结构光的概念与实现方法。该结构光具有焦深长、线宽细、在一定范围内光场分布稳定、光场光强不变等特点。文中采用精密三角截面棱镜组成的光学系统生成近似无衍射栅型线结构光，用惠更斯-菲涅尔原理及基尔霍夫衍射理论对该系统进行了理论分析和计算，并在无衍射范围内对近似无衍射栅型结构光的光场分布进行了数值仿真。文中对系统进行了实验对比及验证，结果表明，实验数据与理论计算及仿真结果基本一致。应用文中的系统参数，获得了条纹宽度为18 m，焦深范围为570 cm的近似无衍射栅型结构光，其条纹宽度及光场强度分布不随距离而变化。与传统的光源相比，近似无衍射栅型结构光在三维轮廓测量等应用中具有分辨率高、精度高等优势。

激光跟踪仪测距精度取决于激光干涉仪（IFM）和激光绝对测距仪（ADM）的精度，就目前技术水平而言，IFM测距精度远高于ADM测距精度，固此需要对ADM测距误差进行修正。本文采用三次样条函数对激光跟踪仪全程ADM测距误差进行修正，并与线性误差修正方法进行了对比，结果显示三次样条函数能够更好地拟合误差曲线，改善修正后残余误差的均方差，均方差为0．007mm，优于最小二乘直线拟合，从而提高激光跟踪仪测距精度和空间测量精度。

设计了一种新型的麦克尔逊干涉仪,因其干涉图状如牛眼,故称为'牛眼'型麦克尔逊干涉仪.它以两个球面反射镜代替了原有的平面反射镜,使得干涉加强,干涉图更清晰,同时省去了成像透镜,使系统体积紧凑,便于调节.应用这种仪器探测入射激光,对采集的干涉图进行条纹提取和细化后,可推算出入射激光的波长和入射角.实验对632.8nm和532nm的入射激光进行了测量,波长测量的相对误差分别为5.72%和3.91%.

分析影响正弦相位调制半导体激光干涉仪测量精度和系统分辨力的因素,提出了用分布布拉格反射半导体激光器DBR LD实现高分辨力亚纳米精度测量的方案.理论计算表明,DBR LD的波长连续调制深度比F-P腔LD高一个量级.指出由于DBR LD的特殊结构可通过简单的反馈回路稳定输出光功率,有效地避免了光强波动对测量精度提高的限制.

为了检测经过光学系统成像所得图像的边缘,在直线拟合方法的基础上提出了一种新的边缘检测方法.该方法综合考虑边缘过渡区间所有点的信息,利用直线拟合方法求出一组可能的边缘值,再选择它们的中值作为最终的边缘值.基于该方法的采集系统由线阵CCD采集边缘的灰度图像,使用单片机来处理数据,并计算出边缘的位置.实验结果表明,这种改进方法的重复性误差为0.89个像素,而且能够在0.039s内完成一次边缘检测计算.

在轻敲模式AFM中,利用DMT模型与光探针点衍射理论结合来检测微探针的振动,并对振动信号进行频率域分析,通过检测和控制信号中高次谐波分量使针尖-样品间撞击力保持恒定.测试实验表明,该系统具有结构简单、可测不同材料的样品和对软质材料样品损伤小的优点,其测量重复性可达1%,分辩力可达1～5nm.

设计一种电磁驱动的微机械结构，实现自准直仪双坐标光电信号的自动跟踪，采用跟踪与读数分离的方法，提高仪器的测量精度。经实际测试和使用表明，设计方案合理，稳定可靠，双坐标工作范围为－100″－＋100″，仪器具有绝对零点，分辨力0．1″，非线性误差小于0．5″。