根据激光熔覆的温度场理论, 利用ANSYS有限元模拟软件, 模拟了多道熔覆镍基合金上表面的温度场, 重点研究了激光道次间的停顿时间对激光熔覆镍基合金温度场的影响。模拟在不同停顿时间条件下的激光熔覆镍基合金的温度场, 得到每一道初始位置上表面的最高温度值, 以及激光基底和熔覆层交界处不同位置的温度和温度梯度值。模拟结果表明, 在多道熔覆的过程中, 道次间停顿1.5s对比无停顿和停顿1s时熔覆效果好, 并做了相应的实验。实验结果表明, 道次间停顿1.5s时, 熔池深度变小, 熔覆的表面平整度较好, 熔覆质量较高。数值模拟和实验一致性较好, 模拟和实验结果都表明, 停顿时间对多道熔覆镍基合金温度场的影响较大, 研究成果对激光多道熔覆镍基合金选择合适的工艺参数、降低温度梯度、提高多道次激光熔覆质量具有重要意义。

提出了一种基于石墨烯纳米条带阵列的光电探测器(GNR-PD)结构, 讨论了器件的解析模型。基于二维泊松方程, 在弱非局域近似条件下建立了GNR-PD的器件模型, 推导了其I-V特性和光响应特性。结果表明, GNR-PD具有极高量子效率和光电增益, 可以获得高达150 A/W以上的光响应度。

研究2-（5-溴-2吡啶偶氮）-5-二乙氨基苯酚（5-Br-PADAP）分光光度法测定手掌面镀锌工具遗留印迹的锌含量。 考察了缓冲液用量、 pH、 显色剂用量等反应条件对测定的影响； 在优化好的条件下, 建立了标准曲线并测定了不同接触时间、 时间间隔条件下手掌面镀锌工具遗留印迹的锌含量。 研究结果表明, pH 8.0的硼砂-硼酸缓冲液4 mL, 1 g·L-1的5-Br-PADAP溶液0.2 mL以及10%曲拉通-X-100溶液1 mL为最佳测定条件, 在此条件下, Zn2+在0~14 μg范围内呈良好的线性关系, 回归方程为y=1.851 34x+0.002 29； 在接触时间10 s~5 min内, 手掌面镀锌工具遗留印迹锌含量呈上升趋势, 在5~10 min内趋于平缓, 在接触时间5 min时已基本达到饱和状态, 锌含量在0.425~2.377 μg·cm-2； 手掌面镀锌工具遗留印迹锌含量在间隔时间0~2 h急剧下降, 在2~7 h内下降的幅度逐渐变小, 当间隔时间达到7 h时, 锌含量仅为0.188 μg·cm-2, 与间隔0 h锌含量相比减少了约90%。 因此, 微量金属显现实验一定要尽早进行。 此外, 不同间隔时间条件下手掌面锌含量的变化规律与喷洒显现实验中遗留印迹强度变化并非完全对应, 这说明手掌面上的锌含量并非唯一可以影响不同间隔时间条件下遗留印迹强度的因素。 首次在实验中证实了Zn2+与蛋白质结合后可以被络合能力更强的5-Br-PADAP分子夺取出来而显色的假设。 运用此种宏观微观相结合的方法进行研究, 有利于对微量金属显现实验中各影响因素机理的探讨, 为进一步的研究奠定了基础。

基于气体近红外选择性吸收理论和Beer-Lambert定律，研究了硫化氢气体的拉曼散射特性，同时采用宽带光源光谱吸收检测技术对H2S气体进行检测。将自聚焦透镜作为光纤准直透镜和聚焦透镜，并将其应用于透射型气室。同时，提出了在透射式气室中将多对自聚焦透镜组串联使用以增加吸收光程的方法，该方法可以明显提高气室的检测灵敏度。通过分析实验测得的H2S吸收曲线，得到系统的灵敏度为3.672×10-4 μW/(μL/L)，分辨率为122.5 μL/L。

基于光在熔锥光纤中传输的基本原理，分析了在外界温度不断变化的情况下涂覆折射率匹配液的熔锥光纤传输损耗特性。利用计算机仿真与实验得到了这种器件的传输损耗特性曲线，计算机仿真结果和实验结果的一致性很好地说明了熔锥光纤传输特性随温度变化的关系。随着外界环境温度的升高，折射率匹配液的折射率降低，熔锥光纤所携带的光功率占总光功率的比值增加，导致传输损耗减小。同时利用这种传输特性得到了一种温度可调的短通滤波器件，在一定温度下，这种滤波器对长波的滤波大于35 dB，其滤波截止波长随温度升高而向长波方向漂移，温度系数是40 nm/℃。

鉴于钛合金材料具有低弹性模量、受温度影响小等特性,设计制作了一种以钛合金管作为光纤Bragg光栅应变增敏衬底元件的高压压力传感器件.通过与电阻应变计实时监控的对比,从实验上研究了光纤Bragg光栅的中心波长偏移对调谐压强的响应.结果表明:这种增敏设计,具有良好的线性响应和可重复性,且与理论推导结果吻合较好.增敏后对压力的响应灵敏度可达0.034 nm/MPa,测压量程可达0～40 MPa,甚至更宽.

采用双程前向结构,在一根高浓度掺铒光纤中实现了功率高达13.13mW(11.18dBm)、平均波长为1578.53nm的L波段高功率超荧光输出,在1570nm～1620nm间的功率高于9.38mW.可满足分布式光纤光栅传感、DWDM等由C波段向L波段扩展的带宽及功率需求,同时与C波段光匹配后,可得到功率高于20mW的C+L波段宽带高功率光输出.其中采用普通耦合器制作的光纤圈反射器,将后向的C波段ASE重新引回光纤中,提高了抽运源的利用效率和光纤输出光的稳定性,同时分析了光源的输出功率、平均波长、稳定性等随光纤长度、抽运功率的变化特征,对于光源的应用设计提供参考.

研究并设计了一种用3 dB宽带耦合器制作的光纤环形镜作为反射镜的双级双程单管抽运高平坦度高功率C+L波段ASE光源.用2个980 nm激光二极管调试两级抽运光功率的分配,两级采用掺铒浓度不同的光纤并优化光纤长度,获得了功率高达15.28 mW(11.84 dB/m)的C+L波段ASE光输出,平均波长为1 559.31 nm,在未采用任何外加滤波器的情况下,其平坦区域3 dB带宽66.72 nm(从1 533.12 nm至1 599.84 nm).之后采用一个激光二极管实现两级双向同时抽运得到了同样的效果.通过光纤环形镜的使用,不仅提高了抽运源利用效率,且改善了光源的平坦度,在实验过程中,在平坦度相度相对要差一些的条件下,还通过调整两级抽运光的功率及分配比例得到了功率达到30.11 mW的C+L 波段ASE输出.

分析了刚性纳米粒子改性聚合物的原理,重点分析了nmSiO₂/硅氧烷(硅橡胶)复合材料的改性机理.采用120号溶剂性汽油为分散剂,通过共混法制得nmSiO₂-乙烯基硅氧烷、含氢硅氧烷硫化而成的复合材料.用AJ-Ⅲa型原子力显微镜分析研究了该材料的组团结构并测试了其力学性能.结果表明,硅氧烷橡胶改性后,材料的弹性模量增加了15.4%;拉伸强度增加了19.4%;扯断伸长率增加了30%.用改性后的硅氧烷聚合物材料封装光纤Bragg光栅(FBG)压力传感器,可有效改善封装材料与光纤光栅的耦联性能;通过粒子含量控制可以增韧增强硅氧烷,从而可制作变量程压力传感器,同时可以延长传感器的使用寿命.

研究了一种基于管式弹性应变敏感元件的光纤光栅传感器结构。利用双光纤布拉格光栅(FBG)产生双反射峰,对压力和温度进行了同时区分测量。在压力为0～20 MPa、温度为20～150 ℃的范围内,布拉格反射波长对应压力与温度的变化均呈现良好的线性响应特性,响应灵敏度分别为0.089 nm/MPa和0.024 nm/℃。压力与温度双参量系数矩阵的实验拟合值与理论计算值之差仅占理论计算值的1.8%。该方法与标准测量方法比较,压力的准确度为0.47%;温度的准确度为0.74%。该方法还较好地削减了压力与温度交叉敏感的影响,按压力与温度测量的最大量限计算,温度对压力交叉影响的误差仅为0.16%。