在不同氧分压下，用脉冲激光沉积法在c-蓝宝石衬底上制备了高质量β-Ga₂O_3-δ薄膜。通过X-射线衍射、远红外反射光谱、X-射线光电子能谱和紫外-可见-近红外透射光谱系统地研究了β-Ga₂O_3-δ薄膜的晶格结构、化学计量比和光学性质。X-射线衍射分析表明，所有沉积的薄膜以（-201）晶向方向生长。透射光谱显示薄膜在255 nm以上的紫外-可见-近红外波段具有80%以上的高透明度，同时在255 nm附近有一个陡峭的吸收边。此外，利用Tauc-Lorentz（TL）色散函数模型和Tauc公式，我们提取了β-Ga₂O_3-δ薄膜的光学常数和光学直接带隙。更进一步，我们通过理论计算解释了氧气分压对β-Ga₂O_3-δ薄膜光学性质的影响。

为了实现惯性约束聚变(ICF)靶丸几何尺寸的高精度、高效率检测, 开展了靶丸X射线数字化成像系统的设计与研制。首先, 分析了X射线直接投影成像和X射线透镜耦合显微成像的适用范围, 根据ICF靶丸尺寸小、吸收衬度弱的特点, 确定了基于X射线透镜耦合显微成像的技术路线。然后, 分析了影响系统成像分辨率、图像衬度和测量效率的关键因素, 确定了低几何放大成像, 低电压、小焦点、高功率X射线源及高分辨CCD探测的总体技术方案, 该方案能够有效抑制相衬效应和半影误差, 解决了现有X射线数字成像设备测量靶丸时边缘扩展严重、尺寸测量误差大的问题。最后, 对系统的性能进行了分析测试, 实验结果表明, 系统成像衬度良好, 成像效率较高, 分辨率优于0.5 μm。靶丸几何尺寸的测量不确定度可达0.9 μm(k=2), 满足ICF靶丸几何尺寸高精度、高效率的检测需求。

番茄植株在生长过程中受病虫害的侵染, 将导致番茄减产和种植户的经济效益降低, 该研究用高光谱技术结合化学计量学方法, 实现了番茄叶片斑潜蝇虫害的快速识别。 搭建了简易的高光谱成像系统, 包括光源单元、 高光谱图像采集单元和数据处理单元, 用该系统获取番茄叶片的高光谱图像, 对高光谱图像进行校准, 并从每一幅图像中提取光谱信息。 分别采用了光谱角匹配(SAM)分析方法和光谱红边参数判别分析(DA)方法识别番茄叶片斑潜蝇虫害。 在SAM分析中, 对高光谱数据进行了归一化预处理, 以消除多余信息, 增加样品之间的差异。 比较了以不同番茄叶片样品的反射光谱作为测试光谱时, 虫害识别效果的差异, 当以受到斑潜蝇侵染的番茄叶片的平均反射光谱作为测试光谱时, 虫害识别的正确率较高, 达到96.5%。 在光谱红边参数判别分析中, 从光谱数据中提取了红边位置、 红边振幅、 最小振幅、 红边面积、 红谷位置和红边振幅/最小振幅6组红边信息, 利用判别分析方法建立番茄叶片斑潜蝇虫害的判别模型, 比较了距离判别、 Fisher判别、 Bayes判别分析方法的判别效果, 使用距离判别分析建模的判别正确率最低, 判别正确率为88.0%, 使用Fisher判别分析建模的效果最佳, 判别正确率为96.0%。 研究结果表明, 采用高光谱技术识别番茄叶片斑潜蝇虫害具有可行性。

甜瓜的品种多样, 富含多种营养成分, 甜瓜种子品种不纯将对甜瓜生产造成一定危害, 研究采用种子的叶绿素荧光光谱结合反射光谱的分析方法鉴别甜瓜种子品种, 以甜瓜品种“一特白”、 “一特金”、 “京蜜7号”、 “京蜜11号”、 “伊丽莎白”为研究对象。 构建了甜瓜种子品种鉴别光谱系统, 包括激发光源单元、 光谱数据采集单元和数据处理单元, 使用该系统获取不同品种甜瓜种子的光谱数据。 对光谱数据分别进行一阶导数(first derivative, FD), Savitzky-Golay(SG) 平滑, FD结合SG平滑预处理。 采用主成分分析(principal component analysis, PCA)方法降低光谱数据的维数, 提取主成分。 使用两种不同分组方法将样品按照3∶1的比例分为训练集和验证集, 并分别采用Fisher判别和Bayes判别分析方法建立甜瓜种子品种的判别模型。 本文比较了仅使用叶绿素荧光光谱与使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建立判别模型的判别结果, 结果显示, 使用叶绿素荧光光谱结合反射光谱建模的判别结果优于仅使用叶绿素荧光光谱建模的判别结果, Fisher判别分析和Bayes判别分析的验证集样品品种的判别正确率均达到98.0%。 研究结果表明, 采用叶绿素荧光光谱结合反射光谱鉴别甜瓜种子品种具有可行性。

基于高精度机动式车载测量平台，提出了利用综合坐标变换法修正补偿机动平台变形引起的光电经纬仪测角误差。分析了综合坐标变换法的基本原理，建立基座、照准部及望远镜坐标系，并推导得出了三轴误差公式。构建了一个车载平台模型，并根据实际算例分别通过综合坐标变换法和传统单项误差累计法进行误差修正。结果表明，综合坐标变换法较单项误差累计法误差修正精度提高5″，避免了单项误差累计法工作范围内分布多个较大误差点的弊端，具有较高的补偿精度，将该方法应用于机动车载测量系统可进行高精度的测量，具有较高的理论和实用价值。

分析了不同结构形式的地基折反式光电探测系统的杂散光特性，讨论了相应的杂散光抑制方法。针对有无中间像面的光学系统，分别给出了两种不同的杂散光抑制方案，并对其中的长波红外系统进行了自身辐射分析。结果表明：对于无中间像面的折反系统，外遮光罩可以更好地抑制大离轴角度的杂散光；对于有中间像面的折反系统，采取光阑组合和设置主镜内遮光罩的方式就可以很好地抑制外部杂散光，在满足自身辐射要求的前提下，有效减少因设置外遮光罩而增加的长度和质量，有利于小型化和轻量化。

车载经纬仪平台的变形和自身不平会导致经纬仪的测角误差变大，为了保证车载经纬仪的测量精度，需要对其测量误差进行修正。采用角度测量仪器可以测量平台与水平面的倾角，在此基础上提出了平面方程旋转变化的方法将测量平台与水平面的倾角转化为相对于测量坐标系的垂直轴倾斜角和倾斜方位角，并分析了该计算方法对测量中对准误差的影响。分析了综合测角误差与对准误差以及平台倾角的关系，并进行了仿真分析和实验验证。通过分析可知：在载车调平精度300″以内，车载经纬仪综合测角误差小于16″，可实现高精度测量。