松材线虫病对我国松林资源造成严重破坏, 早期精准诊断该病害对精准防控及保障国家森林生态安全具有重要意义。 该病目前的诊断技术包括林间症状诊断法、 病原线虫鉴定法、 流胶法等, 这些方法受到条件或技术的限制而不完善, 也无法有效地对松树针叶变色前或极少数针叶变色的阶段进行诊断。 为此提出一种基于光谱分析的马尾松松材线虫病针叶电阻率检测方法。 对野外8~9年生马尾松接种松材线虫后, 在不同时间对针叶进行数据测量。 使用美国Ocean Insight公司生产的Ocean Optics USB2000+对马尾松针叶反射光谱数据进行采集, 取冠层上、 中、 下3个位置光谱反射率平均值作为该植株的光谱反射率； 将针叶横截面近似看成半椭圆形, 剪取针叶中部4 cm, 测量针叶的宽度和厚度, 使用M4070 LCR测试仪测其电阻值, 从而计算出其电阻率； 取冠层上、 中、 下3个位置电阻率平均值作为该植株的针叶电阻率。 对原始光谱（OR）进行光谱变换, 主要方法为一阶导数（FD）、 二阶导数（SD）、 对数变换（LOG）、 倒数变换（1/R）和连续统去除法（CR）； 使用随机森林算法对原始光谱和各个变换的光谱数据提取特征波段以反演针叶电阻率, 采用最小二乘支持向量机（LSSVM）算法对筛选出的特征波段与针叶电阻率的建模效果进行分析, 确定最佳马尾松针叶电阻率预测模型。 结果表明, 在该病害出现极少数针叶变色后的早期阶段, 马尾松接虫株与对照株针叶电阻率达到极显著差异（p<0.01）。 LSSVM建模效果表明, 二阶导数变换后的光谱数据综合表现最好, 选择特征波段为594.986、 646.107、 646.451、 782.896、 784.841、 839.164、 863.890、 902.021、 947.901和962.315 nm； 建模集和验证集的平均R2为0.848, RMSE和MAE分别为32.331和7.067。 相较于原始数据（OR）建立的模型, R2提升4%, RMSE和MAE分别降低2.5%和18.9%。 研究结果表明, 使用针叶反射光谱反演针叶电阻率是可行的, 且SD-RF-LSSVM建立的预测模型精度最高, 可用于针叶电阻率的快速估测, 为实现基于遥感的松材线虫病早期诊断与监测提供了思路与方法。

光电振荡器(OEO)具有低噪声、高频率稳定性和抗电磁干扰的优势, 突破了电子技术产生微波信号频率限制和信号稳定性差、噪声大的瓶颈, 成为微波光子学研究热点之一。研究了光电振荡器的基本原理、理论模型、实现方法等关键技术以及应用。提出了OEO应用于微波信号处理系统亟需解决的多光路降噪、光纤温度和应力补偿、光电集成等关键技术及其解决方案。

由于脉冲管制冷机冷端没有运动部件, 具有可靠性高、寿命长、振动小等优点, 非常适合应用于空间领域。本文介绍了一款微型脉冲管制冷机的基本结构、数值模拟和实验性能, 其线性压缩机采用动磁式结构, 板弹簧支撑和间隙密封技术, 膨胀机的蓄冷器和脉冲管为同轴型布置, 这种结构使冷头与器件之间的耦合非常方便。使用 SAGE软件对脉冲管制冷机的调相机构进行数值模拟, 并对模拟结果进行实验验证。

利用高温熔融法制备了不同Li+含量的掺杂Yb3+、Tm3+的硅酸盐玻璃样品, 玻璃样品在980 nm半导体激光器的泵浦下能够产生477 nm的蓝光和654 nm的红光。由上转换的荧光强度和泵浦功率的双对数拟合直线得到, 添加Li+能够增加上转换过程中Tm3+向上跃迁的几率, Tm3+的3F2和1G4能级的粒子数布居增加, 从而提高辐射跃迁的几率。红外光谱和拉曼光谱表明Li+的添加对玻璃基质的声子能量影响不大, 却使得声子态密度减小, 使上转换效率提高, 从而提高Yb3+、Tm3+在硅酸盐玻璃中的发光强度。

在空间相干光通信应用中, 针对传统激光器线宽较宽、相位噪声大、易导致锁相环路失锁的问题, 研制了单频Nd:YAG非平面环形(NPRO)激光器, 其线宽小于1 kHz, 相对强度噪声(RIN)低于-150 dB/Hz, 具有窄线宽、低噪声的特点。搭建了光锁相环路, 在信号光功率-67 dBm的情况下实现了两台NPRO激光器的相位锁定。在此基础上开展了信号频率为10 MHz和1.25 GHz的模拟通信实验, 在信号光功率分别为-60 dBm和-53 dBm时可观测到较理想的眼图。在2.5 Gbps数字通信实验中, 接收灵敏度达到-50 dBm, 此时误码率为3.2×10-6。系统灵敏度可接近量子极限, 明显优于传统的IM/DD方式, 是一种适合长距离、大容量传输的空间通信方式。

在模数转换系统中, 光模数转换(OADC)技术可增加系统带宽, 提高采样速率, 克服电子系统的瓶颈, 成为目前研究者们研究的热点。讨论了光模数转换技术的分类, 介绍了各类光模数转换技术的基本原理、实现方法以及技术特点。基于高速光采样和光量化, 深入分析了采样脉冲生成、多通道并行复用、空间干涉、光学非线性效应应用等关键技术, 并介绍了相关技术的研究进展和技术指标。

采用高温熔融法制备了掺杂不同比例Yb3+和Tm3+的硅酸盐玻璃。吸收光谱表明,Yb3+和Tm3+在300～1 100 nm的吸收过程彼此不干扰。研究了玻璃样品在980 nm LD泵浦下的上转换发光行为,结果表明：Yb3+/Tm3+在477 nm（1G4→3H6）发射强烈的上转换蓝光,在654 nm（1G4→3F4）发射较弱的红光,在795 nm（3H4→3H6）发射微弱的红外光。提高Yb3+的比例均能够提高477 nm蓝光、654 nm红光和795 nm红外光的发射强度。研究分析了上转换发光强度与激光器泵浦功率之间的关系,结果表明上转换蓝光和红光发射均为三个光子过程,红外光发射为两个光子过程。分析了Yb3+、Tm3+在硅酸盐玻璃中上转换发光的机制。

针对法布里-珀罗(FP)腔对更高稳定性的需求，提出了利用Pound-Drever-Hall (PDH)技术稳定FP 腔的方案。根据理论计算模型，详细分析了FP腔谐振光学系统的静态响应与动态响应特性。运用静态分析得到的误差信号可实现FP 腔的锁定，动态响应分析得到的频率响应有助于设计控制环路将FP 腔稳定在选择的工作点处。数值仿真结果表明，当光学增益为0.785 W/(°)，且误差信号为毫瓦量级时，FP 腔的长度稳定精度可达4 pm。通过对比FP 腔锁定前后反射光的光斑尺寸与形状，验证了该方案的有效性和可行性。

栏光效应是影响折衍元件衍射效率的一个重要因素, 栏光效应与加工刀具有着密切的关系。分析刀具圆弧半径与栏光效应的联系、刀具参数与元件加工后的表面粗糙度的关系以及刀具耐用度等要求, 设计了加工折衍二元光学元件的金刚石刀具, 给出刀具加工里程数计算公式和车削实验结果。实验结果证明: 设计的金刚石刀具能够满足折衍二元光学元件的产业化加工要求, 刀具耐用度较强化前提高2倍多。

基于相位噪音和相控阵理论，运用线阵天线原始方向图函数和光纤链路噪音系数公式，根据天线波束指向实际误差进行合理近似，推导了光延迟线链路噪音系数、天线阵元数与波束指向误差的理论公式.采用常规光纤链路参量进行了仿真研究，结果表明: 相控阵天线波束指向误差均方差随光纤链路噪音系数增大而增加，随天线阵元数增加而减小，指向误差与光纤延迟线链路噪音系数的1/2次方成正比，与阵元数的3/2次方成反比.在相控阵天线工作频段内，低频波段受噪音系数影响更加明显.