通过建立涉及克尔效应和多光子电离效应的非线性数学模型，利用数值方法研究了超短激光脉冲在大气传播中的自聚焦行为。结果表明由自聚焦导致的成丝现象具有间断性，而不是一种稳态的模式。每次轴上的成丝都会由于光场损耗而减弱，但同时由于克尔效应会使离轴区域的能量间断地补充到光轴上。

理论上提出并实验制备了一种环形阵列艾里涡旋光束(CAAVB), 该CAAVB由按环形阵列分布的多个艾里光形成, 并具有自聚焦特性。通过增加艾里光阵列数, 能够有效提高自聚焦光束的光场强度。仿真结果表明, 在相同的条件下, 加载光学涡旋能明显提高CAAVB的自聚焦特性。此外, 通过调节环形艾里光阵列的半径来改变光束聚焦的位置, 实现对焦距的非机械调节。

基于切线簇的概念, 从几何光学的角度分析了自加速艾里光束的形成过程, 以及艾里光束入射面相位分布与其自加速轨迹的关系, 并给出了根据自加速轨迹分布函数推算艾里光束入射面相位分布的迭代算法, 讨论了艾里光束自修复特性的形成原理。利用液晶空间光调制器调制准直激光束实验生成了二维艾里光束, 并对其无衍射、自加速、自修复等特性进行了验证。此外还通过对一维艾里光束的调控实验生成了自聚焦光束和类贝塞尔光束等新型的光束。

最大对比度法自聚焦（Contrast Optimization Autofocus,COA）准则：选取每个聚焦深度内对比度最大的距离门为参考信号，搜索使该距离门信号成像结果聚焦比最大的fdr作为估计结果

具有自聚焦性的阵列艾里光束的光束强度较强，光束密度较大，对大气湍流和大气散射的抑制优势明显，可在接收端接收到较强的光信号，提高大气激光通信质量。将多个可产生艾里光束的立方相位膜片进行有序排列可生成多相位膜片，利用多相位膜片可产生具有自聚焦性的阵列艾里光束。仿真和实验说明了阵列艾里光束的自聚焦过程及光斑尺寸对其自聚焦性能的影响。结果表明,基于多相位膜片产生的阵列艾里光束具有自聚焦性，且其自聚焦的聚焦位置随光斑尺寸的变大而变大。因此，通过控制阵列中每个艾里光束的光斑尺寸，可有效控制艾里光束的自聚焦位置。

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相位梯度自聚焦算法的关键步骤是加窗处理，窗宽度的确定决定了成像效果，宽度过大将会引入大量的噪声，反之将无法包含足够成像用的散焦信息. 文中针对复杂场景中强散射点的划分不同，提出了一种改进的相位梯度自聚焦方法，该方法通过对强散射点的划分设定阈值，采用门限式加窗方法. 与原有相位梯度自聚焦方法成像的比较中，在分辨率和清晰度上优越于原有方法，最后使用机载雷达真实数据对该方法的有效性进行检验.

描述了相位梯度自聚焦(PGA)算法的实现步骤。基于对PGA算法的性能分析及对PGA算法的基本步骤所起作用的研究,提出了两种改进的方法。首先,通过对加窗方法的改进,提高了算法的聚焦速度;另外,通过选择适当的距离行进行处理,使算法即使在低信噪比的条件下也能达到较好的聚焦效果。

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针对ISAR自聚焦成像,该文提出一种基于贝叶斯压缩感知的高分辨率成像算法。首先利用目标图像的稀疏特性构建级联形式的稀疏先验模型,同时将相位误差建模为均匀分布模型;然后基于最大后验准则,依据贝叶斯压缩感知理论交替迭代求解目标图像和相位误差。与传统稀疏方法相比,所提算法进一步利用了目标图像的联合稀疏信息,将ISAR CS成像转化为MMV联合稀疏优化问题的求解,可以有效改善自聚焦的精度以及成像质量。仿真结果验证了该算法的有效性。