光子计数激光雷达具有高灵敏度、高时间分辨率等优势，为了实现在大量回波数据及强噪声环境下目标信息的高效提取，提出一种自适应时空关联深度估计算法。首先，根据回波数据中信号光子和噪声光子与发射激光脉宽的关系，利用回波光子在时域上的统计差异，自适应重构具有不同时间分辨率的直方图，并结合邻域像素数据之间的空间关联性，自适应调整时间窗口的大小，寻找信号光子所在的时间区间并提取相应的数据，显著降低后续处理的数据量；其次，基于所提取的回波光子数据，设置滑动窗口初步估计各像素的时间值；最后，通过自适应均值滤波得到各像素的飞行时间，解算相应的距离信息。相较于峰值法和Chen算法，在起伏地形探测的仿真实验中，当信号光子数约为14、噪声强度小于6 MHz时，重建的均方误差至少降低了20%；在室内静态目标成像实验中，当噪声强度在5.08 MHz范围内，所提算法进行目标重建的最大均方误差为0.017 。仿真及实验结果表明，所提算法对强噪声下起伏地形和室内静态目标探测的回波数据均具有较好的滤波效果。

基于卷积神经网络的目标检测算法发展迅速，随着计算复杂度增加，对设备的性能及功耗要求越来越高。为了使目标检测算法能够部署在嵌入式设备上，本文采用软硬件协同设计方法，使用FPGA对算法进行硬件加速，提出了ZYNQ平台下的Yolo v3-SPP目标检测系统。本文将该系统部署在XCZU15EG芯片上，并对系统所需的功耗、硬件资源及性能进行了分析。首先对要部署的网络模型进行优化，并在Pascal VOC 2007数据集上进行训练，最后使用Vitis AI工具对训练后的模型进行量化、编译，使其适用于ZYNQ端的部署。为了选取最佳的配置方案，探究了各配置对硬件资源及系统性能的影响，从系统功耗（W）、检测速度（FPS）、各类别平均精度的平均值（mAP）、输出误差等方面对系统进行了分析。结果表明：在300 M时钟频率下，输入图片大小为（416，416）时，针对Yolo V3-SPP和Yolo V3-Tiny网络结构，检测速度分别为38.44 FPS和177FPS，mAP分别为80.35%和68.55%，片上芯片功耗为21.583 W，整板功耗23.02 W。满足嵌入式设备部署神经网络模型的低功耗、实时性、高检测精度等要求。

单光子激光雷达（又称光子计数激光雷达）具有单光子量级的探测灵敏度，相比于传统的线性探测激光雷达，能够获得更远的探测距离，已经成为激光雷达探测技术的前沿和发展趋势。然而，极高的探测灵敏度也使单光子激光雷达在探测中极易受到背景噪声光子的干扰，这在很大程度上降低了其在白天工作的性能，也极大地限制了其适用范围。文中从单光子激光雷达的探测原理出发，简要回顾了其技术发展，分析了全天时工作对单光子激光雷达探测系统的需求，在此基础上，采用一种新型的光谱滤波技术，极大地提升了单光子激光雷达在白天的探测性能。同时，还提出了一种普适性的评价模型，能够极为直观地对各种激光雷达系统的探测性能进行评价。

近年来主流的激光粒度分析是一种集激光、 光电以及计算机技术对颗粒的粒度进行测试的方法。 其原理是: 不同粒径的颗粒对入射激光会产生不同角度的散射光, 通过测量不同角度散射光的强度, 可计算样品的粒度分布。 由于操作简便、 测试快速、 精度高, 在沉积学中有着重要的应用。 闽粤沿海第四纪盆地的上更新统与全新统之间, 普遍发育一层“花斑粘土”, 其多被认为是晚更新世末期的河、 海相沉积, 在末次盛冰期, 顶部暴露地表风化而成。 而初步研究显示, 花斑粘土与下伏沉积在颜色、 结构、 成分等方面存在显著差异, 两者相交截然, 不具备典型的风化成因关系; 花斑粘土具粉砂感, 干燥后易随风飞扬, 沉积特征与风成黄土具有较好的可比性。 粒度分布是判断沉积物的沉积环境及成因的重要指标, 为了探明花斑粘土的沉积属性及形成机制, 选取珠江三角洲三个代表性第四纪钻孔, 采用激光粒度方法, 对花斑粘土的粒度特征进行研究。 结果显示, 花斑粘土以10~50 μm的粗粉砂为众数粒组, <5 μm的粘粒为次众粒组, 分别对应黄土的“基本粒组”和“挟持粒组”, 是风成沉积的典型粒组构成; 各项粒度参数均符合风成沉积的范围; 粒度参数散点集中, 粒度指数展布范围统一, 均与典型黄土一致, 而与下伏沉积差异截然; 判别结果显示, 花斑粘土属风成沉积; 粒度相分析表明, 花斑粘土与典型黄土投点范围重合, 而与其下伏沉积显著不同。 最终提出, 广布闽粤沿海第四纪地层中的花斑粘土与其下伏沉积层在沉积特征及成因上并无关联, 花斑粘土并非原地风化的产物, 而属末次盛冰期外来的风成堆积。 该结论对今后闽粤沿海地区晚第四纪古气候环境的重建有着重要的科学意义。 可见, 基于光学散射原理的激光粒度方法为判断沉积物的沉积环境及成因提供了有效的科学证据。

为解决采用Au光电阴极、开放式结构的分幅变像管探测效率低、稳定性差的问题，研制了一种采用CsI光电阴极的密封式分幅变像管。为了对比不同光电阴极对X射线的响应强度，密封式分幅变像管制作有一条Au微带阴极和一条CsI微带阴极。完成了密封式分幅变像管的结构设计、工艺制作和实验测试。研究结果表明：当加载半高宽度200 ps、幅值−2.7 kV的选通脉冲时测得其时间分辨为65 ps；在非单色高能X射线源照射下，CsI阴极的静态响应强度是Au阴极的3.4倍；大气环境中存储1000 h后密封式分幅变像管的静态响应强度仅降低到完成制作时的83%。上述结果表明采用CsI阴极的密封式分幅变像管具有更高的探测效率和稳定性，可有效提升X射线分幅成像质量和可靠性。

Two-photon excited fluorescence materials usually suffer from inefficient two-photon absorption (TPA) and nonradiative excited states. Here, upconversion fluorescence in an electron donor-acceptor (DA) exciplex doped with fluorescent emitters are systematically investigated. It has been found that the undoped DA exciplex exhibits enhancements of ～129% and ～365% in upconversion fluorescence compared to donor- and acceptor-only systems, respectively. Interestingly, photoluminescence quantum yields (PLQYs) up to ～98.65% were measured and immensely enhanced upconversion fluorescence was observed after doping various fluorescent emitters into the DA exciplex. Our results reveal the existence of two-photon excited energy harvesting in a thermally activated delayed fluorescence (TADF) DA exciplex doped with fluorescent emitters, via reverse intersystem crossing followed by rapid F?rster resonance energy transfer. Moreover, the additional gain mechanism related to intermolecular CT interaction that occurs at the TPA stage is found in the TADF DA exciplex system.

为了提升基于人类视觉系统检测方法的检测率、检测速度和场景适应能力，构建了一个多场景红外弱小目标数据集，提出了一种基于视觉注意机制的红外弱小目标检测算法。从自底向上的机制出发，提出多尺度灰度-方差估计，快速计算显著图并估计出最优目标尺寸，使用基于加速分割测试特征的角点检测算法快速提取候选目标，并引入非极大值抑制去除冗余。从自顶向下的机制出发，结合生物侧抑制理论与余弦相似度，提出了软竞争模糊自适应共振网络，并设计一个特征集对目标进行描述。最后，使用网络训练所得模型完成对候选目标的识别。实验结果表明：与5种代表性基于人类视觉系统的方法相比，本文方法具有更高的检测概率和更快的检测速度，且在不同场景的性能更具稳定性。