对真空紫外光谱辐射计的探测系统、光学系统、真空舱开展了研究和设计，研制了一台轻量化、小型化的高灵敏真空紫外光谱辐射计，并对真空紫外辐射计的光谱范围、中心波长、光谱辐射亮度等性能进行了测试。测试结果表明辐射计光谱范围覆盖了115 nm~200 nm的真空紫外波段，实现了最大响应度分别在121.2 nm、135.6 nm、160 nm、180 nm、200 nm五个工作波长附近，且中心波长的相对示值误差均小于3%，利用定标氘灯测量辐射计在全波段的真空紫外光谱辐射亮度在0.006 4~3.923 9 μW/ cm²·nm·Sr之间，实现了对真空紫外光谱辐射亮度0.01量级以下的测量。

真空紫外目标的光谱辐射亮度对于深空空间探测、航天器损伤测试等空间科学研究具有重要意义。研究了2种用于针对真空紫外光源的测试系统及其方法，通过对真空紫外光谱辐射亮度测试方法开展研究，研制了真空紫外光谱辐射亮度测试系统，测试系统包括真空紫外标准光源、光学成像系统、分光模块、真空紫外探测器模块、真空舱以及数据处理系统等。利用测试系统根据直接测量法和比较法对氘灯的光谱辐射亮度进行了测试分析，并讨论了真空紫外光谱辐射亮度影响因素及相对示值误差，实现了真空紫外光谱辐射亮度在121.2 nm、135.6 nm、160 nm、180 nm、200 nm五个波长范围 0.01 μW/cm²·nm·sr~1 μW/ cm²·nm·sr的精确测量。测量的重复性为0.001 34。这表明测试系统可以实现真空紫外波段信号的测试。

空气中的高危病原微生物对人类社会存在着极大威胁，而传统的监测方法无法对空气中的微生物实现准确的识别与分类。因此采用激光诱导荧光技术原理，以单光子探测器为核心器件，设计并搭建了一种高效的荧光光谱仪用于空气中高危病原微生物的识别与分类，并且该光谱仪可以实现对微生物浓度的预测，其对于环境安全具有重要意义。对于该光谱仪采集的数据，探索了以一维向量和二维矩阵2种输入形式来实现荧光光谱的识别与分类，并研究对比了主成分分析网络、卷积神经网络和全卷积网络等深度学习网络的识别与分类效果。实验结果表明以矩阵形式输入的卷积神经网络模型在测试集中识别分类准确率达到98.05%。采用矩阵形式输入的全卷积网络模型在测试集中微生物浓度预测准确率达到98.97%。

为了解决激光诱导荧光检测系统存在的光学结构复杂、体积大、成本高以及灵敏度不足等主要问题，研制了一种高灵敏、小型化的荧光光谱仪。该光谱仪以349 nm半导体激光器作为激发光源，采用正交型光路，将4×4窄带滤光片阵列与具有单光子灵敏度的硅光电倍增器（SiPM）阵列耦合，可实现光谱信息的多通道探测，具备结构紧凑、成本较低以及稳定性好等优点。以荧光素钠为测试样品，对光谱仪性能进行了评估。实验结果表明，光谱仪的检测限优于5×10⁻¹¹ mol·L⁻¹，在5×10⁻¹¹ mol·L⁻¹到1×10⁻⁹ mol·L⁻¹的溶液浓度范围内，被测溶液浓度与检测所得荧光强度满足良好的线性关系，线性相关系数为0.998 39。此外，光谱仪还具备良好的重复性，荧光峰值强度的相对标准偏差小于10%。因此，该光谱仪兼具灵敏度高、线性度好、重复性与可靠性强等优点，可以满足现场实时检测的需求。

针对单像素成像重构中的散射介质影响而导致重构图像无法达到最佳效果的问题，研究了有无散射介质的情况下，关联算法和压缩感知算法的图像重构适用性。分析了散射介质在成像光路造成的调制信息空间结构变化和在探测光路造成的信号损耗对成像的影响，建立了近红外单像素成像系统，使用CGI算法和TVAL3算法实现了穿透生物组织散射介质的单像素成像实验。实验发现，在无散射介质时，TVAL3算法的重构时间、峰值信噪比和相似度等均优于CGI算法；而在有散射介质时，CGI算法的三项数值中有两项优于TVAL3算法，其最大重构时间（0.304091 s）小于TVAL3算法最小时间（1.766299 s），其最小峰值信噪比（9.9831 dB）高于TVAL3算法的最大值（9.170456 dB），其相似度（0.0982、0.1178）则位于TVAL3算法的范围内（0.099258~0.497622）。结果表明，基于关联成像理论的CGI算法较适合散射介质成像，基于压缩感知理论的TVAL3算法更适合无散射介质成像。

The carrier envelope phase (CEP) has a direct impact on the physical properties of an isolated attosecond pulse (IAP) and many strong field processes, but it is difficult to measure in reality. Aiming at obtaining more accurate and complete characterization of CEP, we numerically investigate the annular photoelectron momentum spectra of the hydrogen atom ionized by overlapped fields of an IAP and an infrared (IR) pulse. By defining an overlapping parameter, the momentum patterns are classified and optimized for unambiguously measuring the rotation angle of a momentum pattern versus the CEP value. A series of simulations verify its robustness.