针对常用激光雷达边界层高度估计方法在云层或悬浮气溶胶层等复杂大气结构下会产生误判的问题，提出一种融合K-means和熵权法的高鲁棒性大气边界层高度估计方法。选取美国大气辐射测量项目南部大平原站点的微脉冲激光雷达数据，将K-means算法和熵权法应用于多种条件下的边界层高度估计，从初始参数选取和距离计算两个方面提升基于聚类分析的边界层高度的估计性能。实验结果表明：与常用激光雷达边界层高度估计方法相比，所提方法具有较强的抗干扰能力，能更好地追踪复杂大气结构下的边界层高度日变化过程；在晴朗无云天气和复杂大气结构下，其边界层高度的估计值与无线电探空仪边界层高度的测量值基本一致，相关系数分别为0.9718和0.9175。所提方法具有较高的鲁棒性，可以可靠地估计多种条件下的大气边界层高度。

基于氮化镓(GaN)等宽禁带(WBG)半导体的金氧半场效应晶体管(MOSFET)器件在关态耐压下，栅介质中存在与宽禁带半导体临界击穿电场相当的大电场，致使栅介质在长期可靠性方面受到挑战。为了避免在GaN器件中使用尚不成熟的p型离子注入技术，提出了一种基于选择区域外延技术制备的新型GaN纵向槽栅MOSFET，可通过降低关态栅介质电场来提高栅介质可靠性。提出了关态下的耗尽区结电容空间电荷竞争模型，定性解释了栅介质电场p型屏蔽结构的结构参数对栅介质电场的影响规律及机理，并通过权衡器件性能与可靠性的关系，得到击穿电压为1200V、栅介质电场仅0.8MV/cm的具有栅介质长期可靠性的新型GaN纵向槽栅MOSFET。

激光雷达探测精度高、可持续性强，被广泛应用于云层检测。微分零交叉法是基于激光雷达回波信号进行云参数反演的常用反演方法，但该方法在信噪比较低的情况下容易造成云层信号的误判，影响检测精度。因此，利用云层信号及气溶胶信号的特点，提出了基于双阈值的云层信号检测算法，有效排除了气溶胶信号的干扰并精确地筛选出云层信号。同时，首次将聚类算法应用于云层结构分析，实现了云分层的精确处理。采用大气辐射测量 (atmospheric radiation measurement，ARM)数据进行了实验，实验结果显示，所提算法实现了93.62%的低层云检出正确率、92.78%的中层云检出正确率和93.03%的高层云检出正确率，相较于传统算法有很大提高。

以二硫化钼(MoS2)为代表的新型“类石墨烯”二维材料具有带隙可调、调制深度高、宽带可饱和吸收等优点, 在超快脉冲激光器中获得了广泛应用。采用锂离子-插层法制备MoS2纳米片溶液, 通过超声、离心、旋涂、干燥等工艺制作了高质量MoS2可饱和吸收体(SA)。利用拉曼光谱和原子力显微镜等方法对制备的MoS2薄膜进行了表征, 结果表明, 该MoS2薄膜为少层结构(2~3层)且具有良好的均匀性。将该MoS2 SA置于W型全固态激光器系统中, 实现了1063.9 nm稳定的被动锁模运转。实验中, 当吸收抽运功率达到6.86 W时, 脉冲平均输出功率为894 mW, 单脉冲能量及峰值功率分别为10.28 nJ和2.056 kW, 锁模脉冲宽度为5 ps。

基于中红外光源的气体光谱检测是新的痕量气体监测与分析方法, 在大气监测领域具有重要的应用。构建了一套基于中红外DFG光源的甲烷气体光谱检测系统。该系统以1 550 nm和1 060 nm波段可调谐半导体激光器作为基频光源, 采用PPLN晶体作为差频非线性变频器件, 实现了3.3 μm处的窄线宽可调谐中红外光源输出。实验结果表明, 当PPLN晶体工作温度为99.5℃时, 闲频光的输出功率为112 μW, 差频转换效率达到1.246 mW/W2。晶体的温度接受带宽为4.3℃, 泵浦光波长接受带宽为5.3 nm。在此基础上, 分别利用直接吸收法和谐波检测法获得了3 028.751 cm-1处的甲烷气体吸收光谱和二次谐波检测信号。

为了实现航空侦察图像的快速目标检测，提出了基于显著图生成和显著密度最大化的高效子窗口搜索目标检测方法。显著图生成采用Itti模型，设计了基于显著密度最大化的高效子窗口搜索方法，主要思想是将显著目标检测变为显著密度最大化问题，并利用分支定界搜索算法以全局最优的方式搜索密度最大的位置。实验表明，新方法可以实现快速目标检测，目标检测平均耗时为36.6 ms，目标检测概率为83.2%。

采用低温等离子体辅助气相沉积技术在低压常温条件下制备稳定的纳米铝膜。利用发射光谱和Langmuir双探针法分析射频感应耦合Ar等离子体成分及分布密度特性,结果显示在衬底附近等离子体密度衰减趋于平缓且均匀,浮动电位0.329 V;随着功率的增加,Ar+对成膜起主要影响。再结合铝膜的原子力显微结构,研究了不同的等离子环境条件对成膜质量及其紫外可见光谱的光学性质影响。结果表明射频离子源的加入,薄膜微结构发生较明显变化;随功率增加,膜反射率出现峰值;微结构特性对其光学性能影响较大,随着表面粗糙度的增加,紫外及可见光的透射率先减小后增大。