为评估从偏振氧 A 带光谱中提取的气溶胶垂直剖面的信息量及提高光谱分辨率对偏振测量的气溶胶垂直剖面信息的影响, 采用线性化矢量辐射传输模型 (UNL-VRTM), 对氧 A 波段线偏振度 (DoLP) 星载测量中气溶胶垂直剖面的信息量及不同观测条件和光谱分辨率下 DoLP 的气溶胶峰高信息量变化的影响因素进行分析。研究结果表明, DoLP 所包含的气溶胶峰高的信息比辐射度更多, 辐射度的信号自由度 (DFS) 最高为 0.49, 而 DoLP 的 DFS 为 0.76; 且随着光谱分辨率的提高, 气溶胶峰高信息量增加, 对表面反射率、观测几何以及先验误差的依赖大大降低。

氧化石墨烯薄片（GOSs）作为一种新型的二维片状材料, 具有较高的比表面积、 丰富的表面含氧官能团以及良好的光热稳定性。 而稀土配合物通过无机稀土元素与有机配体的结合表现出优异的荧光特性。 为了将两类材料具有的物化特性结合起来应用于紫外光谱探测领域。 选取了合适的有机配体啉菲罗啉（1,10-邻二氮杂菲, phen）、 2’2-联嘧啶（bpm）作为桥联分子, 把氧化石墨烯（GOSs）与稀土配合物通过氢键自组装作用进行复合, 制备了高效稳定可调的GOSs-稀土配合物复合荧光材料GOSs-Eu(BA)3phen和GOSs-Eu(TTA)3bpm, 并且制备了相应的聚乙烯醇（PVA）共混紫外增强薄膜, 对其光谱特性与稳定性进行了深入的研究。 采用红外光谱、 扫描电镜和金相显微镜等方法, 对紫外增强材料进行了性能表征。 采用吸收光谱, 荧光光谱等方法, 对紫外增强薄膜进行了性能表征。 此外, 通过热重测试（TGA）表征了GOSs氢键复合前后紫外增强材料的热稳定性, 通过荧光强度-紫外光照次数表征了GOSs氢键复合前后紫外增强薄膜的光稳定性。 红外光谱分析发现, 进行配位前后有机配体的特征峰产生了频移, 表明稀土配合物中Eu3+与配体之间存在着明显的配位作用。 在进行复合之后, 桥联配体的特征峰也产生了偏移, 表明GOSs与稀土配合物通过桥联分子的氢键作用进行了进行复合。 吸收光谱与荧光光谱测定结果表明增强薄膜吸收峰在200～400 nm, 荧光主峰在612 nm左右, 为Eu3+特征红色荧光峰, 且不同配体可以实现不同范围的吸收产生差异化的荧光表现。 扫描电镜和金相显微镜清晰地展示了稀土配合物复合前后的微观形貌, 即颗粒状稀土配合物附着在石墨烯薄片上。 光稳定性测试表明经过GOSs氢键复合之后, Eu(BA)3phen和Eu(TTA)3bpm稀土配合物荧光材料在进行25次荧光强度测试后光漂白程度分别下降了4.26%和6.41%, 提高了其光稳定性。 热重测试也表明在经过GOSs氢键复合之后, 稀土配合物的热稳定性有了很大提高。 总之, 得益于GOSs和稀土配合物的特性结合, 所制备的紫外增强材料表现出优异的荧光特性与稳定性, 必将在紫外探测方面有着广阔的应用前景。

随着紫外光谱探测技术的广泛应用，低成本便携式紫外-可见光谱仪成为该领域的研究热点。本文首先依据交叉型Czerny-Turner 结构设计了便携式紫外光谱仪光路结构。其次，针对性研究了紫外光谱仪的关键器件：紫外探测器和闪耀光栅。利用Lumogen 荧光材料和蒸镀成膜法制作镀膜紫外增强CCD，并分析了荧光薄膜在CCD 表面的位置对分辨率的影响；从理论上分析了闪耀光栅对于紫外波段的多级衍射效率的影响，确定了紫外光谱仪对于闪耀光栅的选择。最后，研制的便携式紫外-可见光谱仪样机的性能测试结果表明，200 nm~900 nm 波段、25 μm 狭缝宽度、600lp/mm、300 nm 闪耀光栅配置下分辨率整体小于1.5 nm，200 nm~300 nm 紫外波段的光谱响应度提高到20%，实现了便携式紫外-可见光谱仪的设计要求。

在单模光纤(SMF)中接入一段硬塑料包层光纤(HPCF)，构成一个全光纤Mach-Zehnder干涉仪，利用该干涉仪制备出一种可同时测量温度和折射率的光纤传感器。由于SMF纤芯和HPCF纤芯直径不匹配，通过HPCF的透射光会产生干涉谱，干涉谱随外界环境温度与折射率的变化而变化，从而可实现温度与折射率的测量。实验结果表明：利用该传感器测量温度与折射率的灵敏度分别达到了13.3 pm·℃-1和52.56 nm·(RIU)-1。该传感器具有体积小、结构简单、制作容易和灵敏度较高等特点，特别适合在电噪声环境中工作。

为了实现对荧光免疫层析试条浓度的定量测量，设计了一种荧光免疫层析试条成像检测系统。采用365 nm紫外线发光二极管(LED)作为激发光源，通过手持式变倍显微镜相机采集免疫层析试条的荧光图像。根据试条图像荧光检测线和质控线区域位置相对固定的特性，使用最大类间方差遗传算法对图像进行分割，并通过对荧光区域进行定位来去除背景噪声；然后对分割出的荧光图像进行背景滤除，计算出检测线和质控线的灰度值；最后计算荧光区域的特征值，实现对荧光试条浓度的定量检测。实验证明，荧光免疫层析试条成像检测系统的重复性好，5种不同浓度的荧光试条各进行10次重复性检测，检测结果的变异系数均小于0.5%，拟合出的标准曲线的拟合程度可达0.99944，实现了快速定量化检测。

根据Czerny-Turner结构光谱仪工作原理, 以便携式微型光学系统为设计目标, 设计了一种光谱范围为200~900 nm的交叉非对称型Czerny-Turner光谱仪光学系统.通过分辨率、光谱范围等设计要求确定光谱仪大致结构后, 引入初级像差对初始结构进行进一步优化.首次提出将球差约束条件与光阑面选取相结合, 设计流程确定准直镜通光口径、光栅初始尺寸及聚焦镜中心波长对应口径, 继而结合彗差约束条件, 确定球面镜离轴角, 并基于几何光学确定聚焦镜初始通光口径的方法.利用ZEMAX软件对初始参量进行模拟优化, 并采用自主研制的样机进行光谱测量, 分析结果表明, 该光学系统能够在狭缝宽度为25 μm, 光栅常数为1.667 μm/line条件下, 实现中心波长分辨率优于1 nm, 边缘波长分辨率优于1.5 nm.

精确地测量增益及读出噪声对微型光谱仪性能评价及光谱数据处理十分重要。基于微型光谱仪的噪声原理, 推导出输出信号与噪声的函数关系, 从而提出了一种测量微型光谱仪增益及读出噪声的方法, 并以此搭建了测量系统。对自主研制的微型光谱仪进行了测量, 得到其增益为2.02 e－/ADU, 读出噪声为68.92 e－。与光子转移曲线法和暗光谱法测得的实验数据进行对比, 进一步验证了该方法的可行性和有效性。该方法理论推导过程严谨, 操作过程简单, 可广泛应用于各型号微型光谱仪增益及读出噪声的测量。

从反射积分球模型入手,建立待测样品反射率同积分球及光源相关参数的关系,分析非中性对反射积分球模型的影响。将反射率验证转换为光谱辐射出射度验证,通过实际测量对比,验证了积分球出口处的光谱辐射出射度。结果表明:400～700 nm波段,反射积分球模型与实验测量值基本一致,非中性的影响较小;700～1 000 nm波段,非中性模型较普通模型相对误差较小。另外,500～850 nm波段非中性模型相对误差优于5%。

固态体积式真三维显示技术是目前最新的体数据显示技术。针对该技术存在的实时显示问题提出一种真三维显示数据生成的方法。该方法以Visual Studio.NET为平台通过基于OpenGL格式的三维模型为例进行实验,对三维图像数据进行读取、压缩编码以及快速绘制进行了研究。程序已在VC++.NET环境下编译、调试通过,优化代码后,图像显示的刷新速度为24帧/s,在计算机上初步实现了实时显示。