通过搭建的测量实验平台，获取了甲烷6 046.96 cm^-1处高压气体吸收光谱.通过经验模态分解算法减弱了高压引起窗片形变而产生的探测噪声，吸光度信号的均方根误差（RMSE）降低了3.87倍，通过洛伦兹线型拟合算法获得的吸光度拟合残差优于±1%.研究表明，谱线线宽随着压力增大而增大，计算的高压环境的氮气-甲烷分子的互展宽系数为0.063 1 cm^-1atm^-1.此外，随着压力的增大，吸收线出现“红移”现象，计算得到氮气诱导压力频移系数为-0.008 48 cm^-1atm ^-1.由此提出一种利用检测波长、压力和压力频移系数的线性关系反演高压环境下气体浓度的算法.总之，高压环境下光谱展宽特性研究为工业环境下的光谱检测打下基础.

研究了基于显微高光谱图像的皮肤黑色素瘤浅表扩散深度检测方法.首先使用核最小噪声分割、形态滤波和边缘检测实现颗粒层的分割，然后使用基于特征谱监督的最小二乘支持向量机实现恶性黑色素细胞的检测，最后定量化计算了皮肤黑色素瘤的扩散深度.实验结果表明，可以为皮肤黑色素瘤的浅表扩散提供定量化的参考指标，有利于皮肤黑色素瘤的病理诊断.

受激拉曼散射（SRS）效应是制约高功率激光单模光纤远距离传输应用的瓶颈因素。采用1550nm非偏振连续波单模光纤激光器作为光源， 通过实验研究了不同注入光功率条件下经过103km单模光纤传输所产生的受激拉曼散射现象，运用级联长周期光纤光栅带阻滤波器进行了受激拉曼散射抑制实验，并进行了相应的理论分析。提出了光纤受激拉曼散射抑制有效性判据，实验演示了受激拉曼散射现象，验证了级联长周期光纤光栅带阻滤波器对受激拉曼散射抑制的有效性。

室温下利用阴极荧光光谱技术对ZnSe晶体进行了350~850 nm的无损全光阴极荧光图谱检测，分析了晶体内部缺陷及夹杂情况，室温下测得ZnSe晶体在400~550 nm的阴极荧光光谱，阴极荧光光谱测得462 nm处的ZnSe本征发光峰。缺陷处测得462 nm的本征发光峰和453 nm的缺陷发光峰，结合能谱分析，ZnSe晶体表面缺陷处的Zn：Se比约为6：4。阴极荧光图谱中缺陷处发光峰主要来自Zn夹杂缺陷发光。

激光外差光谱测量技术具有光谱分辨率高、探测灵敏度高、成本低等特点，近年来在温室气体探测、激光大气传输等领域得到了广泛的应用。以3.66 μm 分布反馈式带间级联激光器作为本振光源搭建了一套高分辨率激光外差太阳光谱测量装置，实现了水汽吸收光谱的实时测量，并利用最优估算法对整层大气中的水汽柱浓度进行了反演，得到合肥地区2019年5月22日和23日的水汽柱浓度。反演结果与同步进行观测的傅里叶变换光谱仪EM27/SUN测量结果变化趋势一致，相关性优于0.8，偏差小于15%。研究结果表明，搭建的激光外差光谱测量装置能够实现大气中水汽吸收光谱的实时测量以及水汽柱浓度的精确反演，同时为后续的水汽浓度廓线测量与研究奠定了基础。

为了提高分析模型的效率与性能，提出了一种基于变量稳定性与集群分析相结合（VSPA）的波长选择方法。该算法将变量分为样本空间与变量空间，在样本空间里计算变量的稳定性，根据稳定性值，利用加权自举采样技术将变量划分为有用变量与无用变量；在变量空间中，统计每个变量出现的频率，利用指数衰减函数在无用变量中去掉变量频率较低的变量。将算法应用在近红外光谱玉米数据集中来预测玉米中淀粉的含量，其预测集均方根（RMSEP）与相关系数（R_p）分别为0.0409和0.9974，筛选后的特征变量仅为原始光谱数据的2.7%，说明提出的变量选择方法能够提高模型的运算效率与预测能力，是一种有效的变量选择方法。

利用一种基于760.88 nm处近红外吸收光谱的氧气浓度探测方法，可以实现开放环境中西林瓶内氧气残留浓度在灯检机上的原位、非接触测量检测。该方法采用基于TDLAS的波长调制光谱技术（WMS），在开放光路环境下利用主成分提取法（PCA）对WMS的二次谐波进行主特性提取，在抑制噪声的同时可降低数据量，提高了后期数据处理速度，然后利用遗传算法（GA）优化的BP神经网络建立浓度反演模型。实验结果证明：该方法相对利用半峰值面积的最小二乘拟合方法其平均相对误差从8.32%减少到1.12%，决定系数提升了8.86%，相比单独PCA-BP神经模型的平均相对误差从3.80%减少到1.12%，决定系数提升了2.81%，该方法有效地抑制了开放光路环境所致测量仪器的信号随机扰动，提高了西林瓶内氧气残留浓度检测的准确度和稳定性。

从理论和实验上对极化材料4H-SiC一维光栅的光学特性进行了研究。发现该结构中存在四种光学模式：传播表面声子极化激元、偶极子天线、局域表面声子极化激元和准静态表面声子极化激元。进一步利用传播表面声子极化激元对于光栅结构参数的敏感性和原子层沉积技术生长介质材料，观察到了沉积材料厚度变化和传播表面声子极化激元的峰位偏移量呈现线性关系。该研究有助于新型微纳器件如纳米尺、传感器等的开发。

利用吸收、光电流和光致发光等光谱表征并结合理论报道，分析了缺陷态丰富的铜锌锡硫半导体材料的光学带隙、带尾态和深浅杂质能级，揭示了SnZn相关的缺陷态是影响铜锌锡硫带边电子结构的关键因素，其中高浓度的中性缺陷簇[2CuZn+SnZn]能导致带隙明显窄化，而离子性缺陷簇[CuZn+SnZn]是主要的深施主缺陷态，同时存在的大量带尾态引起带边相关的光致发光峰明显红移。贫铜富锌条件下，适当减少锡含量，可有效抑制与SnZn相关的缺陷簇，并避免带隙的窄化。

在汽车智能驾驶系统中，激光雷达由于其独特的三维成像能力，成为场景探测感知传感器群组中不可或缺的组成部分。为提升单一波长激光雷达在物性探测分类和状态上的性能，借鉴多光谱探测具有物性探测能力的原理，论文对适用于汽车智能驾驶的多光谱激光雷达的波段选择进行了可行性研究，利用主成分分析法对智能驾驶中典型目标进行光谱计算及分析，结合激光光源特性以及光电探测器的特性，综合多光谱激光雷达波段选择方法和智能驾驶应用场景中典型目标地物光谱特性，以及商用激光雷达的可获得性, 得出了适用汽车智能驾驶的多光谱激光雷达的波长可以选择808 nm、905 nm、1 064 nm、1 310 nm，并通过测试验证了多光谱激光雷达所选波长的有效性。