现有报道的PCF-SPR折射率传感器的检测范围普遍较窄, 不能实现低折射率的检测, 且工作波段多数集中在可见光或通信波段, 这限制了传感器的应用范围。鉴于此, 提出了一种基于D型双芯PCF结构的SPR传感器, 使用氧化铟锡作为等离子体材料沉积在D型PCF抛光表面, 并对该传感器的理论模型进行了分析, 包括金属参数对传感性能的影响, PCF结构参数对传感性能的影响。计算结果表明, 该传感器可在波长1300~2600nm的近红外区域实现1.27~1.39的超宽范围的折射率检测, 最高灵敏度可达35000nm/RIU, 分辨率为2.85×10-6RIU。该传感器的超高灵敏度和超宽折射率检测范围可应用于血浆、白细胞、血红蛋白、人体肠粘膜、人体肝脏、丙酮等生物组织及医药和化学领域的检测。

针对复杂场景下单个特征的稳健性差,以及目标存在背景干扰和目标遮挡时跟踪失败的问题,提出一种基于自适应特征融合和模型更新的相关滤波跟踪算法。该算法在核相关滤波的基础上,通过对不同特征的响应图采用平均峰值-相关能量的方法进行加权求和,实现了响应图层面的自适应特征融合。根据响应图的峰值特性计算自适应权重,以其作为置信度确定模型的更新率,进而设计自适应模型更新方法。实验结果表明,该算法能够很好地适应背景干扰、目标遮挡、旋转运动等复杂场景,与近年来优秀的相关滤波跟踪算法相比,所提算法的平均距离精度比其中最优的算法提高了2.64%,平均重叠精度提高了1.54%。

为了同时获得高双折射和色散平坦特性的光子晶体光纤，本文提出了一种包层以椭圆空气孔为纤芯，四周环绕正方形空气孔的光子晶体光纤结构。基于不同纤芯椭圆率、不同纤芯填充材料，对所提光子晶体光纤结构的双折射、色散、非线性等性能进行了讨论。结果表明，在波长1.55 μm 处，当纤芯椭圆率不同，填充材料相同时，最大双折射值为0.37，最大非线性系数值277.76 W^-1×km^-1；当纤芯填充材料不同，椭圆率相同时，最大双折射值为0.34，最大非线性系数值为307 W^-1×km^-1。在波段1.26 μm～1.8 μm范围，色散呈现出近零色散平坦特性，变化范围不超过±12.5 ps/(nm×km)，带宽0.6 μm。

为了获得色散平坦特性良好的光子晶体光纤, 采用有限元法进行了理论分析和实验验证, 取得了有效折射率、色散系数随波长的变化数据。当空气孔直径d=1.6μm、孔间距Λ＝2μm时, 在1.2μm～2.1μm波段内, 色散平坦特性较好, 且在1550nm波长处的色散系数值为108.20ps/(nm·km), 并在此结构基础上, 研究了填充材料、不同填充方式对色散特性的影响。结果表明, 采用“十”字形的填充方式获得的色散特性更好, 当采取普通酒精为填充材料时, 波长在1550nm处的色散系数值可以减小到20.39ps/(nm·km), 接近G.652标准单模光纤在1550nm处的色散系数值。这一结果对光通信领域的研究是有帮助的。

针对传统甲醛气体检测的不足, 基于红外光谱吸收原理, 采用差分吸收技术设计了甲醛气体浓度探测系统。该方法对检测的甲醛气体光谱值以及供电电压进行模数转换, 通过光学检测系统对甲醛气体浓度进行检测, 利用虚拟仪器LabVIEW软件实现数据采集、数据处理及数据存储与回放等功能。具有操作简单, 界面直观, 人机友好的特点, 能对室内甲醛气体浓度进行实时检测。