紫外光技术在**和民用领域有着广泛的应用，如空间探测、紫外光制导、紫外干扰、电晕放电检测和**通信等领域。文章从紫外光的单次和多次散射出发，介绍了紫外光通信的国内外进展，分析了紫外光通信中的不同链路情况，针对非直视链路紫外通信的脉冲展宽效应和大气湍流影响进行了探讨，总结了紫外光Ad Hoc网络，最后对紫外光通信的发展进行了展望。

在光通信领域，激光器及其调制带宽、调制速率对无线光通信至关重要。对半导体激光器信号的调制方式主要有内调制和外调制两种。这两种调制技术具有各自的特点，适用于光纤通信中的不同领域，都是当前重要的研究热点。内调制激光器又称为直接调制激光器，因其具有高速传输以及低成本的特点，成为目前应用在第五代移动通信技术（5G）前传和数据中心中的高性价比光源。而外调制激光器不存在光源附加的Chirp，所以可以有效地克服光纤色散造成的复合二次差拍（CSB）失真。文章在回顾通信激光器及其调制技术发展历程的基础上，介绍了西安理工大学在该领域所做的工作以及取得的主要进展。针对半导体激光器发生非线性失真的内外因素进行讨论，仿真响应特性各参数、线性化补偿方法以及功率控制系统对光发射器件输出光源的作用，并分析了温度的起伏对激光器和调制器件输出功率产生的影响。采用折射率椭球基本理论和数值分析，分别在纵向和横向调制下，讨论出射光强随温度的变化趋势。结果表明，纵向调制下出射光光强随温度的变化趋势只与铌酸锂（LN）晶体折射率的变化有关；横向调制下出射光光强随温度的变化趋势不仅要受到晶体折射率的影响，还要受到晶体尺寸及其膨胀系数的影响，因此可以利用特殊尺寸的晶体来提高电光调制器的温度稳定性。

大口径离轴非球面反射镜进行高精度车削过程中，由离心力引起的微米级面形误差变得尤为重要。为了减小离轴非球面反射镜在车削过程中受离心力变形而引起的面形误差，对离轴非球面铝合金反射镜开展了单点金刚石车削工艺研究。通过分析离心力产生机理，构建了抑制离心力坐标变换加工模型；利用有限元仿真的方法优化了坐标变换的平移位移和旋转角度，最后基于优化结果对口径320 mm的RSA6061铝合金离轴非球面反射镜进行车削实验，获得了面形精度为RMS 0.198λ(λ=632.8 nm)的离轴非球面铝合金反射镜，验证了该优化加工方法的有效性。上述优化方式能够显著提高单点金刚石车削加工大口径离轴非球面反射镜的加工精度。

对未燃烧的可燃混合气体进行DBD放电, 放电后会产生大量的活性粒子, 这些活性粒子可以辅助气体燃烧, 达到提高燃料燃烧利用率等目的。 以DBD激励氩气、 甲烷、 空气产生的自由基(CH基和OH基)等强化燃烧的关键活性粒子为探索对象, 研究DBD放电激励甲烷对滑动弧火焰的影响。 为此, 采用自主设计的DBD-滑动弧双模式等离子体激励器, 利用同轴介质阻挡放电结构对氩气、 甲烷、 空气混合气进行放电激励, 将激励后的氩气、 甲烷、 空气混合气通入滑动弧端进行点火。 固定氩气流量不变, 调整空气流量为4.76 L·min^-1, 并加入甲烷0.5 L·min^-1, 保证进气通道内氩气与空气-甲烷的气体体积流量比达到Ar∶(CH₄+Air)=1∶30, 其中空气、 甲烷这两种气体达到了化学燃烧当量比φ=1, 氩气、 甲烷、 甲烷混合气体能实现均匀而稳定的放电并燃烧。 DBD段放电电压在15~20 kV范围变化, 放电频率在6~10 kHz范围变化, 滑动弧段的电压和频率分别保持4 kV与10 kHz恒定, 通过改变DBD段放电电压和放电频率, 用高速光纤光谱仪检测滑动弧火焰中自由基种类及其光谱强度, 分析放电参数激励甲烷对火焰中自由基(CH基和OH基)的影响。 结果表明, DBD段放电电压及放电频率的增加可以促进火焰内部的偶联反应发生, 可有效提升甲烷滑动弧火焰内部的活性粒子含量, 其中OH基团、 CH基团在燃烧链式化学反应进程中发挥着较为重要的作用。 甲烷经过DBD激励后, 随放电电压和频率的增加, 火焰中OH基、 CH基等主要活性粒子都随之增加。 DBD放电后, 活性粒子的光谱强度增大, 特征谱线比单模式更加明显; 甲烷经过DBD激励后, 火焰组成发生了变化, 滑动弧段出口处甲烷燃烧反应更加充分, 火焰温度越高越容易产生OH基。 与单模式滑动弧相比, 双模式放电可有效促进火焰内部的链式化学反应进程, 促进燃料燃烧。

输电线路异常放电检测对电网安全运行有重要意义。为了实现对输电线、绝缘子等电力设备异常放电的探测与定位，首先，基于遍历微元法建立了电晕放电紫外探测模型，研究了紫外光在大气信道的传输特性，给出不同电晕放电朝向条件下路径损耗与检测设备位置之间的关系。其次，考虑检测装置与放电点之间的相对位置关系，基于检测装置运动速度和接收紫外光功率极大值时的转向角度给出电晕放电点定位方法；基于检测距离和接收紫外光功率给出反演模拟放电功率的方法，进而判定模拟放电是否异常。最后，搭建实验平台，在户外对算法进行了实验验证。实验结果表明，在巡检距离分别为15 m、20 m、25 m和30 m时，该算法对放电点的定位误差小于8%，反演的模拟放电功率误差小于10%，证明了该算法的有效性。

在非直视无线紫外光通信中, 利用大气中的粒子对紫外光进行散射作用来传递信息, 非直视紫外光通信在近距离隐蔽通信中有广阔的应用前景。 雾霾粒子属于气溶胶范畴, 由空气中的灰尘、 硫化物、 有机碳氢化合物等粒子组成。 雾霾粒子的尺度、 浓度、 形状等因素均会对无线紫外光散射通信的传输特性产生较大的影响。 首先, 基于蒙特卡罗方法建立了非直视紫外光多次散射模型, 将霾粒子的半径和浓度这两个物理量引入该模型中, 通过模拟大量光子在雾霾条件下经多次散射到达接收端的概率, 进而仿真分析了系统路径损耗与粒子半径和浓度之间的关系。 结果表明, (1) 在无线紫外光近距离通信条件下, 雾霾浓度越大, 路径损耗越小, 系统通信性能越好; (2) 通信距离大于500 m时, 增加雾霾粒子浓度, 系统路径损耗总体先减小再增大; (3) 在粒子浓度一定情况下, 增大粒子半径, 路径损耗先减小后增大, 且随着通信距离的增大, 路径损耗极小值的位置不断向粒子半径小的一侧移动。 其次, 在模型中引入粒子尺度谱分布的概念, 对粒子尺度谱分布进行分割, 分别求出不同粒径及其所对应浓度。 假定粒子尺度谱分布中不同粒径的粒子依次对光子产生散射作用, 对相应光子到达接收端的概率求和, 得到光子到达接收端的总概率, 进而求得多种粒径的粒子共同存在情况下系统的路径损耗, 使仿真模型更加逼近实际大气信道中多种半径雾霾粒子共同存在的事实。 最后, 搭建实验平台, 分别在良好、 严重雾霾、 极严重雾霾三种不同天气条件下, 实验测量了系统路径损耗和通信距离、 收发仰角之间的关系, 并与考虑粒子尺度谱分布模型中计算得到的路径损耗进行对比, 实验数据与仿真结果趋势一致, 雾霾天气下的通信质量优于良好天气, 收发仰角越大对应的路径损耗也越大。

为了更加深入地了解氩气/空气等离子体射流内的电子输运过程及化学反应过程, 通过针-环式介质阻挡等离子体发生器在放电频率10 kHz, 一个大气压条件下对氩气/空气混合气进行电离并产生了稳定的等离子体射流。 通过发射光谱法对不同峰值电压下氩气/空气等离子体射流的活性粒子种类、 电子激发温度及振动温度进行了诊断。 结果表明, 射流中的主要活性粒子为N₂的第二正带系、 Ar Ⅰ原子以及少量的氧原子, 其中N₂的第二正带系的相对光谱强度最强、 最清晰, 在本试验的发射光谱中没有发现$N^{+}_{2}$的第一负带系谱线, 这说明在氩气/空气等离子体射流中几乎没有电子能量高于18.76 eV的自由电子。 利用Ar Ⅰ原子激发能差较大的5条谱线做最小二乘线性拟合对等离子体射流的电子激发温度进行了计算, 得到大气压氩气/空气等离子体射流的电子激发温度在7 000~11 000 K之间。 随峰值电压的增大, 电子激发温度表现出先增大后减小的变化趋势, 这说明电子激发温度并不总是随峰值电压的增长单调变化的。 通过N₂的第二正带系对等离子体振动温度进行了诊断, 发现大气压氩气/空气等离子体射流振动温度在3 000~4 500 K之间, 其随峰值电压的增大而减小, 这意味着虽然峰值电压的提高可有效提高自由电子的动能, 但当电子动能较大时自由电子与氮分子之间的相互作用时间将会缩短, 进而二者之间的碰撞能量转移截面将会减小, 从而导致等离子体振动温度的降低。

在无线紫外光通信系统中，日光灯等会对系统产生工频干扰，干扰会以正弦波形式叠加到经光电倍增管接收的有用信号上，并对后续的抽样判决产生影响。首先分析了小波变换去除工频干扰噪声的原理，给出了基于接收信号波形计算信噪比的方法，并基于该方法对小波变换的去工频性能进行了分析，最后讨论了小波去除工频干扰时最优小波基的选取问题。频谱分析表明，小波变换可有效消除100 Hz和200 Hz的工频干扰， 当小波基选为sym40时小波去除工频干扰的性能最好，去噪后信噪比为12.22 dB。