基于羟基标记示踪速度测量技术，研究了基于该技术中激光光解水产生的OH^-进行温度测量的双色平面激光诱导荧光（PLIF）方法和荧光强度测温方法，进而开发了一种新的速度、温度同时测量技术，并在电加热流场及超燃冲压发动机流场进行了测量验证。在室温至900 K的温度范围内，与热电偶温度测量结果比，基于光解OH^-的双色PLIF温度测量的平均标准偏差为12.1 K，基于光解OH^-荧光强度的温度测量最大偏差为16.8 K，速度测量不确定度在1%以内。在超燃冲压发动机流场中，利用CARS温度测量数据作为温度测量标定点，获得了标记线上温度、速度的同时测量结果，其中所得温度与CARS温度测量结果的最大偏差为44 K。

在光学相干层析术(OCT)无创血糖监测过程中，预测模型的建立容易受异常点的干扰。采用广义极大似然估计(M 估计)建立的预测模型能够有效地通过权函数降低异常点在模型中的权重。通过人体血糖钳夹临床实验和口服葡萄糖耐量测试实验，利用M 估计和最小二乘估计法(OLS 估计)两种方法建立了血糖预测模型，采用交互验证法对两种模型的均方根误差(RMSE)进行了比较。对比结果表明，M 估计能有效地降低血糖预测模型的RMSE 值。此外，利用克拉克误差表格分析法对两个模型的预测结果进行评估，评估结果表明采用M 估计建立的血糖预测模型的准确性和稳定性高于OLS 估计，因此M 估计更适合临床上的OCT 无创血糖监测应用。

为了解决传统光学测速技术需要添加示踪粒子的局限，发展了采用固体石英法布里-珀罗标准具检测流场固有分子瑞利散射光的多普勒频移来测量流场速度的技术。介绍了该技术的工作原理，主要分析了标准具性能参数、环境温度变化对系统测速性能的影响。建立了空间分辨的多点测速系统，通过光路设计，解决了环境温度变化对测量准确性的影响和提高了瑞利散射信号收集强度。通过高精度的数据处理方法，获得了马赫数1.5 喷管出口自由射流的的空间多点速度分布。结果表明，建立的测速系统和数据处理方法能够实现流场速度的精确测量。

利用峰值波长分别为460、525、625、730、850、940 nm 的6 种大功率LED 研制了一款LED 太阳模拟器。LED 太阳模拟器的光源在满足有效辐照面上1 个太阳辐照强度的同时，还达到光谱匹配的A 级标准。在设计中，辐照不均匀度指的是6 种波长LED 组合下的光源在有效辐照面上能量的不均匀性。为了降低LED 太阳模拟器在有效辐照面上的辐照不均匀度，在设计过程中结合LED 发光角度大的光学特点，针对性的采用能够实现多次聚光的光学系统，通过对LED 阵列光源的控制，实现160 mm×160 mm 有效辐照面积上辐照不均匀度的A 级标准。根据国际标准，该LED 太阳模拟器达到AAA 级太阳模拟器的标准。

针对保偏光纤陀螺静态参数受光路偏振串扰误差的影响而使陀螺精度受到制约的问题，从实际应用的角度，研究了保偏光纤陀螺光路中由于各光学器件不理想和熔接点对轴角度误差等因素引起偏振串扰误差的机制。基于琼斯矩阵和相干矩阵，并引入随温度变化的保偏光纤双折射变量，建立了变温环境下保偏光纤陀螺的光路传输模型，对变温环境下偏振串扰误差对保偏光纤陀螺零漂和随机游走的影响进行了理论分析和估算。同时开展了变温环境下光纤环偏振串扰对其静态参数影响的相关实验。实验结果与模型分析结果基本一致，表明该模型是合理的。

针对自发拉曼散射技术应用于实际燃烧场参数测量时面临的主要技术难题，采用XeF(C-A)激光作为激励光源，开展了自发拉曼散射技术实验研究。通过分析拉曼散射过程对光源参数的要求，优化了XeF(C-A)激光器部分参数，建立了自发拉曼散射诊断系统，实现了气体介质主要组分浓度在线测量，对比了XeF(C-A)激光与主流激光作为拉曼散射光源的优缺点。结果表明：与现有主流光源相比，具有脉冲能量大、微秒级脉宽，位于可见光波段等特点的放电抽运XeF(C-A)激光非常适合用作自发拉曼散射激励光源。

利用自发振动拉曼散射技术测量了煤油燃烧场主要组分的摩尔分数。基于355 nm激光激发振动拉曼散射建立了自发拉曼散射实验系统, 测量了空气中主要组分的摩尔分数, 分析了该技术的测量精度; 测量了煤油蒸气在355 nm激光激励下产生的荧光光谱, 分析了荧光信号对拉曼信号的干扰; 对不同燃烧条件下的煤油燃烧场进行了诊断, 获得了贫油条件下煤油燃烧场主要组分(N2, O2, H2O, CO2等)的拉曼光谱, 计算了组分摩尔分数及其随燃烧时间的变化规律。

以琼斯矩阵为基础，建立了双消偏光纤陀螺(DFOG)系统的光路传输模型，推导出偏振串扰误差的理论表达式。仿真分析了消偏器的45°角误差，偏振串扰点功率耦合，Y 波导有限消光比以及环内偏振旋转角对消偏光纤系统偏振串扰误差的影响。实验验证了两消偏器45°角之间的相对偏差以及温度对陀螺零漂的影响。结果表明，两消偏器45°角之间的相对偏差越大、温度梯度越大，对陀螺精度的影响越大。

设计了InGaN/GaN 超晶格垒层替代p-GaN 和n-GaN 附近传统GaN 垒层的InGaN/GaN 多量子阱(MQW)发光二极管（LEDs）结构。通过数值方法模拟出两种LED 结构的光功率-电压（L-V）曲线、电致发光（EL）谱、能带图、电子浓度分布和辐射复合速率。结果表明InGaN/GaN 超晶格替代n-GaN 附近GaN 垒层的LED 结构比替代p-GaN 附近GaN 垒层的LED 显示出更高的发光强度。这种发光增强的原因是InGaN/GaN 超晶格替代n-GaN 附近GaN 垒层可以提高电子注入效率和辐射复合速率。

利用选择性横向外延技术生长{11-22}半极性面GaN模板，并利用半极性面模板生长InGaN/GaN多量子阱结构。结果表明，生长出的GaN模板由半极性面{11-22}面和c面组成，多量子阱具有390 nm和420 nm的双峰发光特性，局域阴极发光(CL)测试表明390 nm附近的发光峰来源于半极性面上的量子阱发光，而420 nm左右的发光峰源于c面量子阱发光。c面量子阱发光相对于斜面量子阱发光发生显著红移是因为在选择性横向外延生长过程中，In组分相比Ga较易从掩模区域向窗口中心区域迁移，形成了中心高In组分的c面量子阱，而半极性面上InGaN/GaN多量子阱量子限制斯塔克效应相比于极性面会减弱，此外，相同生长条件下半极性面的生长速率低于极性c面的生长速率。