柴油和生物柴油混合油液三维荧光光谱中的荧光峰较多，导致混合油液的主要特征峰不明显，而且随着柴油占比的减少，三维荧光光谱的最大荧光强度位置会发生偏移，荧光强度与柴油占比不满足线性关系。因此，检测混合油液中的柴油占比较为复杂。本团队采用二维主成分分析(2DPCA)对混合油液的三维荧光光谱进行重构，重构荧光光谱中的冗余信息减少，在最佳激发波长450 nm下有能代表柴油的发射光谱(465～500 nm)。利用麻雀搜索算法(SSA)对广义回归神经网络(GRNN)进行优化，构建2DPCA-SSA-GRNN预测网络，该网络输入是训练集中的9个样本经2DPCA重构后能代表柴油的发射光谱，网络输出是柴油占比。最后利用建立的网络预测测试集中4个样本的柴油占比，柴油占比分为85.02%、73.76%、63.80%、53.37%，平均回收率为98.39%，均方根误差为0.90%，预测效果较未利用重构发射光谱的网络具有较大提升，均方误差降低了0.97个百分点，平均回收率提高了1.24个百分点。本文为优化神经网络预测物质占比提供了新方法。

针对遥感数据很难同时满足高空间分辨率和高光谱分辨率的问题，提出了一种基于四叉树自适应分块的面到点的回归克里金法（QAATPRK），对高分-1（GF-1）的全色（PAN）和多光谱（MS）数据进行融合。所提方法基于面到点的回归克里金法，将整个影像分割为多个独立的融合单元并分别融合，然后将结果拼接。对于每个融合单元，使用高分辨率PAN影像的空间信息回归建模，使用回归克里金法处理残差。将所提方法与Principal Component Analysis （PCA）法、小波变换法、Intensity-Hue-Saturation and Gram-Schmidt （IGS）法、密集连接网络法进行了比较。均方根误差（RMSE）、结构相似性系数（SSIM）、通用图像质量指数（UIQI）、全局综合误差（ERGAS）和光谱角（SAM）等指标表明，所提方法的融合影像质量最好，且保持了MS影像的光谱特性。

乳化溢油是溢油进入海域之后与海水相互作用产生的一种溢油污染形态。而这种形态在开展激光诱导荧光(LIF)探测时表现出不同于其他形态的特性。因此,从荧光光谱的角度出发,以柴油和煤油为实验对象,开展轻质油乳化物荧光特性变化规律的实验研究。结果表明:轻质油的乳化会经历不同阶段,随着油水比分布的不断变化,将对激光照射发射荧光光谱产生不同的影响。不同阶段的光谱曲线对比分析可知:当激发波长为405 nm,发射波长为420~500 nm时,乳化过程存在荧光峰数目增多、峰值有增有减、谱峰的比值改变、荧光峰位偏移等一系列光谱变化特征。这些变化的特征构成轻质油乳化的荧光特性变化规律。该规律可为实际乳化溢油的LIF探测识别和状态评估提供一定依据。由于轻质油组分的差异,相同荧光特性变化趋势下的变化程度会有不同,想要实现乳化溢油的精准监测,后续还需结合具体油种考虑。

激光诱导荧光(LIF)是一种有效的海面溢油遥感探测技术,双向反射辐射再分布函数(BRRDF)可以描述介质表面入射激光与出射荧光的量值关系,为LIF技术探测海面溢油污染提供理论指导。基于蒙特卡罗方法建立了海面溢油水包油乳化液的光子传输模型,利用米散射理论计算水包油乳化液的固有光学参数,分析其在不同乳化时间、荧光波长、探测接收角度下的BRRDF与光子出射、入射天顶角余弦的乘积X_BRRDFcos θ_r cos θ_i。仿真结果表明,随着水包油乳化液乳化时间的增加, XBRRDFcosθrcosθi整体呈上升趋势,且在荧光量子产率较大的荧光波长处较大。收发共轴LIF系统的接收光功率受探测接收角度、水包油乳化液的厚度和浓度的影响,当探测接收角度小于50°时,系统的接收光功率较大。

将三维荧光光谱技术、小波压缩和交替惩罚三线性分解算法(APTLD)结合,提出了一种鉴别掺伪芝麻油的新方法。利用荧光光谱仪测量纯芝麻油及掺伪芝麻油样本的三维荧光光谱,通过激发校正和发射校正消除仪器带来的误差,得到样本的真实三维荧光光谱数据;利用小波压缩对处理后的真实数据进行压缩,以减少冗余信息,其中压缩分数和数据恢复分数分别大于94.00%和98.00%;利用APTLD算法对压缩后的数据进行定性及定量分析,得到的回收率为97.0%~99.8%,预测方均根误差不大于0.120。研究结果表明,所提方法能够准确鉴别纯芝麻油及掺伪芝麻油样本,并对其组分含量进行预测。

将三维荧光探测技术与交替惩罚三线性分解算法相结合,提出一种用于混合油液中油种成分检测的方法。首先利用FLS920型荧光光谱仪采集拟进行成分检测的混合油液(航空煤油和润滑油)在不同体积比配制条件下的20个样本的三维荧光光谱数据,利用Delaunay插值法对所获得的三维荧光光谱数据进行校正;然后利用核一致函数确定交替惩罚三线性分解算法解析三维荧光光谱数据时所需的组分数;最后利用均方根误差和相关系数矩阵,对交替惩罚三线性分解算法解析三维荧光光谱数据的效果进行评价。结果表明:在经交替惩罚三线性分解算法解析得到的均方根误差和相关系数矩阵中,非对角线上的元素值均满足所设阈值0.05和0.95的要求;在解决三维荧光光谱严重重叠的问题上,交替惩罚三线性分解算法优于平行因子算法,达到了对混合油液中油种成分快速检测的目的。

An all-optical serial-to-parallel converter (SPC) utilizing two cascaded phase modulators and optical band-pass filters (OBPFs) is experimentally investigated and applied to demultiplex an 80-GBd optical time-division multiplexing (OTDM) return-to-zero (RZ) differential quadrature phase-shift keying (QPSK) signal. Two 40-GBd OTDM tributaries are error-free demultiplexed with a power penalty of approximately 4 dB in the worst case. With its advantages of compact structure, high speed, low power penalty, simultaneous two-tributary operation, and no assistance from a light source, the SPC has potential for use in future OTDM networks. However, the performance of the SPC still needs improvement.

A demultiplexing scheme based on semiconductor optical amplifier (SOA) and optical filter for optical time division multiplexing differential quadrature phase shift keying (OTDM-DQPSK) system is proposed and investigated experimentally. With only a common half baudrate electrical clock modulated 33% duty cycle return-to-zero (RZ-33) optical clock signal as pump, this scheme is cost-effective, energy-efficient, and integration-potential. A proof-of-concept experiment is carried out for the demultiplexing of a 2 \times 40-GBd OTDM-DQPSK signal. Error-free performance is demonstrated, and the average power penalty for both channels is about 3 dB.