在针尖增强拉曼光谱(TERS)形貌成像过程中, 由于针尖与扫描台无法绝对平行、 样品电子密度骤变处针尖快速升降以及扫描控制系统响应时间特性差等综合原因的影响, 往往使形貌图中带有倾斜或边界面卷曲的成像背景。 成像背景对样品形貌的识别和分析带来十分不利的影响, 而背景扣除就是解决该问题的重要手段, 也是形貌成像预处理的重要组成部分。 背景扣除的原理一般是通过拟合背景的方法来扣除成像中的背景。 传统的背景扣除方法是利用多项式拟合的方法对成像进行逐行的基线校正, 但是该方法在处理形貌成像时常常会由于过拟合而造成样品形貌的失真, 同时容易在图片上留下明显的线条纹理。 针对传统方法的缺点, 本文提出采用B样条曲面拟合方法, 直接对样品形貌图进行曲面背景拟合, 发挥B样条低阶光滑的优点, 能够有效克服传统方法的缺陷。 在实验中, 同时利用传统方法和该方法对金单晶和合成金片的形貌图进行背景扣除, 实验结果表明, 两种方法都能够扣除样品形貌图中的成像背景, 但与传统方法相比, 所提出的方法不会造成样品形貌的失真, 且不会留下线条纹理, 获得了更加良好的背景扣除效果, 为进一步分析样品形貌特征提供了更准确可靠的信息, 是一种更加有效的TERS形貌成像背景扣除算法。

拉曼光谱技术是一种高灵敏度、 无损伤、 振动分子光谱技术, 在医药、 生物、 分析化学等诸多领域有着重要的作用。 然而, 由于拉曼散射强度低, 实际测得的拉曼信号容易被噪声所污染。 特别是在较短的曝光时间, 收集到的拉曼光谱的信噪比很低。 因此, 提出了一种基于匹配追踪算法的信号重构方法, 用于提取低信噪比的拉曼信号。 该方法首先通过阈值循环迭代的方法在平均谱上找出特征峰的位置、 估计峰的区间。 根据峰的位置区间等信息, 用高斯密度函数生成字典。 在噪声谱上, 根据特征峰位置和区间, 将其区分为有信号区间和无信号区间, 在有信号区间上利用匹配追踪算法重构被噪声所掩盖的拉曼信号。 该算法不仅能够很好的逼近掩盖在噪声中的拉曼信号, 且在重构信号的过程中也会对基线进行扣除, 无须作基线校正处理。 在仿真和实验中对该算法与常规算法进行了比较, 结果证明, 该算法在低信噪比条件下能够较好的恢复拉曼信号。 该算法不同于传统光谱去噪算法, 能同时对拉曼光谱进行了基线扣除以及噪声的处理, 且能取得较为理想的结果, 不需要使用不同的算法对基线和噪声分别处理。 其次, 在算法上我们创造性地将匹配追踪算法用于拉曼光谱信号的稀疏逼近求解。

为了提高拉曼光谱检测系统的时间分辨率, 常常需要采用较短的采样积分时间, 此时带有分子结构振动谱的有用拉曼信号可能完全淹没在噪声中, 严重影响信号的进一步分析, 因此有必要对测量所得的光谱信号进行噪声消除处理。 传统的消噪方法是基于信号与噪声在频域或统计特性之间的差异, 通过平滑滤波或取平均值的方法来消除噪声, 一般适用于噪声强度不高的情况, 对于信噪比较低的情况处理效果并不理想。 针对传统去噪方法的不足, 从信号重构的角度, 利用基于小波变换的谱峰识别、 半峰宽检测提取光谱特征参数, 再利用最小二乘拟合的方法, 能够有效地提取淹没于强噪声背景下的有用拉曼信号。 在仿真中, 运用该算法得到的光谱曲线光滑, 峰位置准确, 信噪比改善明显。 在实验中, 分别利用该方法处理头孢呋辛酯片和罗红霉素拉曼光谱数据, 得到了清晰的谱峰位置、 幅值及半峰宽信息, 实现了对短积分时间、 强噪声背景的拉曼信号的有效还原, 提高了检测系统的时间分辨率。 仿真和实验结果表明, 该方法需要调整参数少, 易于实现, 在信噪比比较低的情况下依然能够得到良好的去噪效果, 为进一步分析光谱数据提供准确可靠的信息。

提出了一种在矩形金属沟槽中插入两块相同的矩形硅核的新型杂化波导结构，基于有限元方法，在波长为1550 nm 时,系统地研究了两块介质核间的距离、介质核的高度、宽度以及介质核与金属间的距离对有效模面积和传播距离的影响。计算结果表明，通过左右狭缝或者中间狭缝的场增强效应，能得到低损耗超小模面积的杂化模，当介质核与金属间的距离比较大时，相对于中间无狭缝的情况，当缝隙为5 nm 时，该结构的有效模面积急剧减小，约减到原来的七分之一，而传播距离略有增长，在50 个波长左右，而且中间缝隙越窄(不等于0 nm)，模面积越小,传播距离越大，介质核越高，传播距离越远而模面积几乎不变。当介质核与金属间的距离比较小时，中间缝隙越小，介质核的宽度越小，模面积越小。

拓扑学上的光网络由边（光传输）和节点（光交换）组成。从业务属性出发，基于连接和无连接方式，分析了光交换的时间结构，包括光分组和光突发的时间结构，以及不同动态性的光电路交换的时长及其度量标准，结合实验结果分析了最短光电路交换的时长极限。从多端口和大容量的要求出发，重点讨论了基于微电子机械系统(MEMS)开关、波长选择开关(WSS)和阵列波导光栅(AWG)的三种光交换结构。分析了光交换结构的扩展方法，并讨论了光交换的几个具有挑战性的问题，包括缓存和能耗问题。通过分析，希望从时间和空间两个维度更清晰地认识光交换的本质及其与电交换的异同。

研究了光频域反射技术（OFDR）中因激光线宽有限而造成的激光相位噪声对系统性能的影响。理论推导了相位噪声的分布函数，仿真分析和实验测试了激光相位噪声与激光相干长度、反射信号强度之间的内在关联性。研究结果表明，激光相位噪声是OFDR中的重要噪声来源，影响着系统的测试精度和可测距离，当测试距离接近相干长度、链路中存在强的反射信号时，激光相位噪声的影响将更加严重、影响范围也将增加。因此，在OFDR的设计和应用中必须对激光相位噪声问题予以高度关注和设计考虑。

We demonstrate an all-optical reconfigurable logic gate based on dominant nonlinear polarization rotation accompanied with cross-gain modulation effect in a single semiconductor optical amplifier (SOA). Five logic functions, including NOT, OR, NOR, AND, and NAND, are realized using 10-Gb/s on-off keying signals with flexible wavelength tunability. The operation principle is explained in detail. By adjusting polarization controllers, multiple logic functions corresponding to different input polarization states are separately achieved using a single SOA with high flexibility.

A novel non-feedback precoder circuit for high-speed parallel optical differential quadrature phase shift keying (DQPSK) modulation is proposed. The alternative control signal is introduced in replacement of the conventional feedback one, which eliminates the speed limitation due to the electronic propagation delay. The proposed precoder consists of four differential encoders, an exclusive OR gate, a cross switch, and delay lines. It is demonstrated by a true pseudo random bit sequence (PRBS) transmission at 20 Gb/s.

提出了一种毫米波本振信号的相位稳定传送技术。采用迈克耳孙干涉原理,将传输过程中的信号相位扰动信息调制在信号臂上,通过反射部分信号臂信号,并与参考臂信号干涉拍频,获得传输过程中的相位扰动信息,从而反馈控制光纤延时器,对系统进行相位校正。在建立传送系统的理论模型和实验系统的基础上,实验测试了本振信号的相位漂移与光纤长度漂移及干涉拍频输出信号之间的关系,理论和实验结果取得了一致。研究结果表明,这一本振信号传送方案的可行性。