随着新一代移动通信系统发展，对高数据速率和更大带宽的需求日益增加，利用碲基光纤作为传输介质，采用了两路二阶泵浦和四路一阶泵浦设计的二阶拉曼光纤放大器实现了对C+L全波段信号光进行放大，能够有效缓解带宽增长给光通信网络带来的挑战。首先对简化后的二阶拉曼耦合波方程进行数值求解，再利用合作搜索算法对二阶拉曼光纤放大器泵浦参数进行优化，以达到提升系统输出性能的目的。同时，分析了在相同泵浦参数的配置下一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器的性能以及二阶泵浦光功率、光纤长度这两个重要因素对二阶碲基拉曼光纤放大器平均输出增益和增益平坦度的影响。最终在1530~1630 nm的超宽带宽范围内，设计出的二阶碲基光纤拉曼放大器平均输出增益为27.3601 dB，增益平坦度为0.6601 dB。

针对红外与可见光图像融合算法中存在的目标提取不充分、细节丢失等问题，提出一种基于改进的区域生长法（IRG）与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。首先对红外图像使用IRG进行目标提取，然后对红外和可见光图像使用非下采样剪切波变换（NSST），并对所得低频与高频分量进行引导滤波，由滤波后的红外和可见光低频分量通过基于IRG的融合规则得到低频融合系数，由增强的高频分量经过双通道脉冲发放皮层模型（DCSCM）得到高频融合系数，最后经NSST逆变换得到融合图像。用主观评价和6种常用客观评价指标对融合图像进行评估。实验结果表明，所提算法的融合图像目标突出、背景信息清晰、细节保留能力强，在主观和客观评价上均有明显优势。

针对传统红外与可见光图像融合算法中存在的目标模糊、细节丢失、算法不稳定等问题, 提出了一种基于模糊 C均值聚类(Fuzzy C-means, FCM)与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。原图像经过非下采样剪切波变换(Nonsubsampled Shearlet Transform, NSST)后对低频子带进行引导滤波增强, 再利用 FCM与双通道脉冲发放皮层模型(Dual Channel Spiking Cortical Model, DCSCM)结合对高低频子带进行融合, 最后经 NSST逆变换得到融合图像。实验结果表明, 本文算法稳定, 主观评价上所得融合图像目标明确, 细节保留较为完整, 客观评价上在标准差、互信息、平均梯度、信息熵和边缘保留因子等评价标准中表现优良。

二维材料具有的可饱和吸收特性使其在新兴的超快固态激光器中得到了广泛应用，但其恒定的吸收状态使激光器的输出性能难以调控。因此，采用等离子体增强化学气相沉积法在玻璃基底上制备了少层石墨烯（Gr）薄膜，经喷墨打印、镀膜、烘干等流程制备了Gr可饱和吸收体（Gr-SA）器件。利用拉曼光谱仪和分光光度计对Gr-SA器件进行系统的光学表征分析，并采用平衡同步双探测器系统测量了Gr-SA的非线性传输特性。结果表明，Gr-SA器件具有电压可控的非线性吸收特性。将Gr-SA器件应用于Nd∶YVO₄全固态激光器系统中，可实现1064.1 nm波长的稳定调Q输出。保持抽运光功率不变，通过改变栅极电压，可实现脉冲宽度从900 ns到395 ns可调控的激光输出，相应的重复频率从62 kHz提高到158 kHz。

为获得脉冲宽度窄、波形对称性好、输出性能稳定的脉冲激光,设计了一种基于石墨烯量子点与二硫化钼的1064 nm双被动调Q激光器。该激光器采用结构简单的线形腔结构,以808 nm LD为抽运源、Nd∶YVO4为增益介质。分别采用水热法和锂离子-插层法获得了石墨烯量子点溶液与二硫化钼溶液。经旋涂、烘干等工艺制备出可饱和吸收体,作为被动调Q器件。相比于单被动调Q激光器,双被动调Q激光器输出的激光脉冲宽度更窄、脉冲波形对称性更好。当抽运功率为12.9 W时,实验测到的调Q激光脉冲宽度为180 ns,重复频率为1085 kHz,信噪比为44 dB,平均输出功率为595 mW。

为了进一步提高目标跟踪算法中目标定位的精确度, 提出了一种基于多层卷积特征的目标跟踪算法。该算法首先利用VGG-Net-19的多层结构提取待测图像的多层卷积特征, 通过相关滤波方法获取多层卷积特征并对其进行加权融合, 从而确定目标的真实位置。然后通过结合多层卷积层以及全连接层的特征, 在目标表示效果上有明显提升, 在保证跟踪效率的同时提高精确度。实验结果表明, 与目前主流的HCF、MEEM、KCF、Struck四种目标跟踪算法对比, 该算法取得了优于其他方法的精度与成功率, 距离精确率提高了2～20%, 与OPE、SRE以及TRE的结果具有一致性。

卟啉是一种潜在有效的光动力治疗癌症的光敏剂, 部分已用于临床实验中。 人血清蛋白(HSA)是药物的运输载体, 详细研究两者的相互作用对于阐述卟啉类药物的药代动力学行为具有重要的意义。 合成了一种新型水溶性羧酸锌(Ⅱ)卟啉配合物(2-Zn), 并通过紫外可见吸收光谱、 荧光光谱、 圆二色(CD)光谱和分子对接模拟研究了其与人血清蛋白(HSA)的相互作用。 结果表明: 2-Zn以静态猝灭的方式猝灭了HSA的内源荧光, 通过计算得到其与HSA在298和310 K下相互作用的猝灭常数分别为1.96×104和1.37×104 L·mol-1、 结合常数分别为1.93×104和1.50×104 L·mol-1、 结合位点数均为1, 两者间的结合作用力以静电作用为主, 同时也存在氢键和疏水作用。 位点竞争实验表明2-Zn主要结合在位点Ⅱ处; 根据Forster非辐射能量理论得到两者的结合距离和能量转移效率分别为4.01 nm和0.163。 紫外吸收光谱, 同步荧光和CD光谱显示2-Zn与HSA的相互作用影响了HSA 的构象, 表现为α-螺旋的含量降低; 分子对接模拟结果表明2-Zn通过疏水、 静电和氢键作用嵌入HSA分子的亚结构域IIIA(site Ⅱ)的疏水腔内, 与位点竞争实验和热力学判据所得的结果相一致。

采用稳态和时间分辨的瞬态光谱技术对比研究了一种Corrole化合物5, 10, 15-三(五氟苯基)Corrole(F15TPC)和一种卟啉化合物5, 10, 15, 20-四(五氟苯基)卟啉(F20TPP)的光物理特性。结果表明：F15TPC的B带吸收峰较宽而F20TPP的强而窄, F15TPC的Q带有两个吸收峰而F20TPP有四个。F15TPC的荧光量子产率为0.15, 荧光寿命为4.8 ns, F20TPP的荧光量子产率为0.05, 荧光寿命为11.1 ns; 与F20TPP相比F15TPC具有发光效率高、荧光寿命短的特点。F15TPC具有较大的发光速率常数和无辐射跃迁速率常数, 这可能是由于F15TPC少了一个氟代苯基, 致使其发色团本身的电子结构发生变化所致。另外空间结构的不对称性和非共面性也对其光物理性质有影响。