橡胶添加剂含量是判断橡胶质量好坏的一个重要标志。现有的检测方法不能满足橡胶中添加剂快速、准确、无损的检测需求，而且当检测对象为多组分混合物时，混合物的吸收光谱会出现重叠和失真现象，从而导致预测结果不准确。针对此问题，本文提出了一种基于太赫兹时域光谱结合化学计量学方法、数据融合的定量分析方法。以丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、防老剂H和防老剂MB制成五组分混合物并将其作为实验样品，利用太赫兹时域光谱系统获取并计算了五组分混合物在0.3~1.6 THz范围内的吸收光谱，然后通过求一阶导数的方式获得样品的导数光谱数据。低层数据融合直接将吸收光谱数据与导数光谱融合；中层数据融合将蒙特卡罗无信息变量消除法和连续投影算法进行特征提取后的变量进行融合；高层数据融合使用多元线性回归法进行融合。基于蒙特卡罗无信息变量消除法的中层数据融合的预测精度高于单一光谱的预测精度，而且预测性能最好。研究结果表明，太赫兹光谱结合支持向量回归、数据融合的方法可以实现多组分混合物中防老剂MB的快速、准确、无损检测，对于促进橡胶工业的快速发展具有十分重要的意义。

咪唑及其异构体吡唑在太赫兹波段具有的独特光谱特征能够作为该类物质的判别依据。为进一步解释太赫兹光谱特征的产生机理，基于密度泛函理论对咪唑和吡唑进行了分子结构建模与优化，采用势能分布分析确定了不同特征吸收峰的振动特征，并采用相互作用区域指示函数图形化分析、基于分子力场的能量分解分析和电子密度拓扑分析相结合的方法定性和定量地分析分子间弱相互作用。结果表明：不同的色散作用、氢键数量和氢键强度使咪唑和吡唑具有不同的分子振动特征，从而在0.4~2.4 THz频段的特征吸收峰频率上产生了明显差异，揭示了特征吸收峰的形成机理与分子的振动特征差异和分子间弱相互作用差异密切相关，对鉴别含氮杂环异构体的农药原料以及获取微观结构信息具有重要的参考价值。

为了加强硫化橡胶及其助剂的检测分析, 对外表、气味或者特性相似的橡胶及其助剂准确分类, 将改进的粒子群优化支持向量机的建模方法引入到太赫兹光谱的定性分析中。结果表明, 针对不同的数据集, 本研究算法最低的综合分类正确率为81.25%; 相较于传统粒子群优化的支持向量机算法, 本算法在识别时间上也有所提高, 时间耗费整体小于9.40s。该方法针对不同数据集可以稳定、准确地分类, 为硫化橡胶及其助剂的定性分析提供了新的研究思路。

为了提高多组分混合物太赫兹光谱定量分析的准确性和稳定性, 将Tchebichef图像矩结合偏最小二乘回归(PLS)的建模方法引入到太赫兹光谱定量分析中, 以橡胶添加剂氧化锌、白炭黑与丁腈橡胶的混合物为实验样本, 对混合物中的氧化锌进行定量分析。获取样本太赫兹吸光度数据后, 用3维光谱自构建方法构建样本的3维光谱, 利用Tchebichef图像矩提取样本3维光谱灰度图的特征信息, 然后用PLS建立定量模型对氧化锌进行定量分析。结果表明, 由本方法得到的样本预测集相关系数和均方根误差分别为0.9993和0.0351, 与用PLS和支持向量回归直接对吸光度数据进行建模的方法相比, 结果更加准确和稳定。本方法能够对混合物中氧化锌进行准确、稳定的定量分析, 为多组分混合物太赫兹光谱定量分析提供了新思路。

为了减少由于橡胶促进剂2-巯基苯并噻唑（MBT）掺假而导致橡胶制品质量不过关的问题, 提出利用太赫兹时域光谱技术对MBT的有效含量进行定量研究。利用太赫兹透射测量得到MBT和聚乙烯混合物在0.3THz~1.4THz的吸收特征谱, 提出了一种基于最小二乘支持向量回归（LS-SVR）的MBT定量检测模型, 将LS-SVR模型分别与偏最小二乘模型和支持向量机回归模型进行比较, 得到模型预测集均方根误差分别为1.1330%, 2.5583%和2.3869%。结果表明, LS-SVR的定量模型可取得更好的效果, 其精度更高, 稳定性更好。本研究为MBT定量检测提供了新的快速且有效的方法。

To study how laser pulse wavelength will affect the damage characteristics of optical elements with different degrees of contamination, we compare the extent of damage on optical glass between nanosecond pulsed laser of 1064 and 355 nm wavelength, respectively, and reach the following conclusions: the surface quality of clean optical elements determines its own anti-laser damage capability; the damage probability of optical sample caused by ultraviolet radiation-induced organic contamination is much higher than the infrared radiation-induced one; and contaminated metal particles can lower damage threshold of optical elements by 2–3 times.

采用一台输出波长为1064 nm的NdYAG调Q激光器，以不同辐照方式对光学元件表面污染物引起的损伤开展了系统的实验研究。在确定了K9 玻璃和熔石英元件基板零几率损伤阈值的基础上，针对金属粒子污染物和有机污染物分别进行了元件损伤特性实验研究，分析了表面污染物造成元件损伤阈值下降的诱导机理。

实验发现光学材料的损伤与激光波长、材料特性、激光脉宽等因素有关，而且光学材料损伤的最终态是不一样的，这个态可以是熔化、碎裂或蒸发。为了解释这些现象，从材料的热传导方程出发半定量地讨论了光学材料损伤机理，指出了一个关键参数决定了激光诱发损伤与激光脉宽τp的关系，它就是光学材料内的夹杂物把热量传递给光学材料体所需时间τ。在τpτ时，损伤阈值由激光辐射强度决定；在τpτ时，损伤阈值由激光辐射能量密度决定。

Gain medium of modern high-average-power solid-state lasers can produce distortion for the reason of thermal effect, such as YAG. Wavefront distortion and depolarization often occur simutaneously. The thermal stress of the high-power solid state laser slab is becoming a serious problem for hindering the further power increasing of the laser. A method for calculating the thermally induced refraction index in a pumped heat capacity slab laser was studied. In this method, the fourth-rank piezo-optics tensors of YAG crystal were transformed from the crystal lattice coordinate system to the laboratory coordinate system. With these new tensors, the thermally induced stress birefringence in a solid-state laser can be analyzed easily for any stress distribution. Furthermore, the calculations show that the birefringence in a zigzag slab depends on the angle under which the slab is cut from the boule. A theoretical description of the thermal and stress characteristics of heat capacity slab laser in two dimensional was also presented.

高平均功率固体激光器的增益介质由于受热而容易发生畸变,如常用材料YAG,波前畸变和去偏振现象会同时发生,高热负载固体激光介质的热效应已成为制约激光器输出功率进一步提高的严重障碍。给出一种计算热容型板条激光器热感生折射率的方法。把YAG晶体的四阶压光张量从晶胞坐标系转换到实验室坐标系,采用经过坐标转换后的新的张量,可以分析在YAG激光器中任意应力分布引起的热感应双折射。进一步的计算表明,在zigzag板条激光器中,应力双折射率与板条从晶体毛胚上切割成材的角度有关。同时也对热容板条激光器的热效应和应力特性进行了二维的理论性概述。