采用少模光纤强耦合模分复用技术是大容量光纤通信系统的一种主要方案，而数字信号处理能在数字域补偿信道中带来的损伤，为信号恢复提供了灵活性并进一步提升传输容量。介绍了少模光纤强耦合通信系统中相比单模光纤系统所受到的额外损伤，并介绍了补偿损伤所使用的多输入多输出（MIMO）均衡算法、空时编码（STC）算法、干扰消除算法和最大似然估计算法的工作原理和主要研究进展，同时阐述了当前这些算法在复杂度、传输时延、光传输速率等方面仍存在局限性。结果表明，MIMO均衡算法结合STC有明显优势，在未来大容量长距离少模光纤强耦合通信系统中具有重要的应用意义。

超快激光技术的出现极大地促进了人们对众多研究领域中超短时间尺度 (例如飞秒) 的微观过程的深入理解。详细介绍了基于飞秒时间分辨的瞬态吸收光谱技术与原理, 并结合本课题组的工作, 展示了该方法在凝聚相分子体系中量子态演化过程及其相互作用研究中的应用, 特别是对激发态电子能量弛豫、波包演化过程、能量转移过程、质子/电荷转移以及分子激发态结构动力学等微观机制的研究，表明该方法可以广泛应用到物理、化学、材料、生物、环境等交叉研究领域。最后, 对该技术的发展前景以及未来研究方向进行了展望。

温度变化时的热胀冷缩会造成光谱仪中光学元件位置的变化，从而导致波长产生较大的偏移。针对这个问题，进行了适用于不同温度的波长定标方法研究。提出了一种基于温度补偿的波长定标理论模型与方法。将温度作为变量，建立了波长、像元位置和温度的三维函数关系理论模型。采用标准汞氩灯进行了定标实验。通过三次多项式曲面拟合确定了多项式的系数，验证了高低温环境下的定标精度。该方法有效地修正了由温度导致的电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)响应值大小的变化和光路中光学元件位置的偏移，提高了波长校正系数容错能力以及温度变化时的波长精度，并提升了光谱仪的环境适应性。

基于3D打印技术设计、制造了一种具有波瓣等化特性的工作在 X波段的多波束龙伯透镜天线。透镜所需梯度变化的相对介电常数通过改变透镜每个单元的介质填充率得到。运用一组双模圆锥喇叭天线作为馈源, 从而产生具有波瓣等化特性的多个波束。实验证明, 该天线能够在三维空间产生多个波束, 在水平和俯仰方向覆盖 ±20o的范围, 各波束辐射特性几乎相同。天线的最高增益为 22 dBi, 3 dB波束宽度为 8o, 具有高增益和良好的聚焦特性。由于该天线制造简单、快速且成本低, 凭借其良好的工作特性, 在雷达、探测、传感等领域有着良好的应用前景。

光谱分析仪（Optical Spectrum Analyzer, OSA）是光通信领域的重要测试分析仪器，主要用于测试光源、光纤光缆以及光器件的光谱特性。在介绍OSA基本原理的基础上，研究了波长精细定标方法。首先，分析了波长与采样点及探测波段之间的关系；然后基于可调谐激光器与波长计，利用最小二乘法对几个特征波长进行了定标；最后利用近红外光谱测试系统进行了验证实验。结果表明，定标后的波长准确度控制在±0.3 nm以内，满足产品指标要求。

采用热重-傅里叶红外光谱(TG-FTIR)研究硬质聚氨酯泡沫(RPUF)和硬质聚氨酯泡沫/膨胀石墨复合材料(RPUF/EG)燃烧过程中气相产物生成及变化规律, 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究其炭渣的微观形貌、 元素组成及键合状态, 结合阻燃性能测试阐明RPUF/EG复合材料阻燃机理。 SEM分析表明RPUF/EG复合材料燃烧后炭渣中存在大量 “蠕虫状”结构。 TG-FTIR分析表明RPUF/EG复合材料热解分为两个阶段, 第一个阶段对应于聚氨酯分子链硬段的降解, 第二个阶段对应于聚氨酯分子链软段的降解, 降解产物有异氰酸酯化合物、 胺类化合物、 碳氢化合物、 芳香族化合物、 CO、 CO2以及酯类化合物, RPUF/EG硬段降解产物强度高于PRUF的降解。 XPS分析表明RPUF炭渣中C, N和O元素含量分别为77.63%, 10.30%和12.07%, RPUF/EG30炭渣三种元素含量分别为82.18%, 9.18%和8.35%。 在此基础上, 通过对C元素的分峰拟合发现RPUF炭渣中C—C/C—H, C—O/C—N和CO/CN含量分别为51.38%, 38.89%和9.73%, RPUF/EG30炭渣中三种结构含量分别为53.99%, 37.62%和8.39%, 说明膨胀石墨的加入有利于聚氨酯分子链中C元素形成稳定石墨碳结构, 从而有利于形成致密炭层; 通过对N元素的分峰拟合发现RPUF炭渣中—NH—和N结构含量分别为49.06%和50.94%, RPUF/EG30炭渣中—NH—和N结构含量分别为43.96%和56.04%, 说明膨胀石墨的加入有利于聚氨酯分子链中N元素形成稳定芳杂环结构, 从而形成致密炭层; 通过对O元素的分峰拟合发现RPUF炭渣中O, —O—和O2/H2O三种结构含量分别为19.30%, 16.72%和63.98%, RPUF/EG炭渣中三种结构含量分别为25.57%, 36.60%和37.83%, 进一步说明RPUF/EG炭渣致密性明显提高。 综合TG-FTIR, XPS和SEM分析, 结合阻燃性能测试可以得出RPUF/EG复合材料阻燃机制: 膨胀石墨粒子在燃烧过程中膨胀形成“蠕虫状”结构, 其释放的酸性气体促进了聚氨酯分子链硬段的降解, 并且促进聚氨酯分子链中C和N等元素形成致密炭层, 上述致密炭层与“蠕虫状”结构一起覆盖在燃烧区域表面, 有效抑制燃烧区域物质以及能量的输运, 从而达到阻燃目的。 以上研究为揭示膨胀石墨阻燃机理, 拓展其在相关领域的使用提供了实验基础和理论依据。

为了使光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer, OSA)能精确测量窄谱宽光信号, 要求光栅转动一圈分辨200万个点。设计了一种基于衍射光栅、直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)和光电编码器的高分辨率光栅定位系统。实现了基于比例--积分--微分(Proportion Integration Differentiation, PID)的高精度闭环调速控制技术, 以驱动BLDCM带动光栅的转动。同时, 高精度光电编码器快速检测并反馈光栅的角位置, 细分电路对编码器的输出信号作进一步细分。将输出信号的分辨率从16000点/圈提升至2048000点/圈, 极大地提升了光栅定位系统的整体分辨率。通过实验测试了光栅扫描速度、波长重复性和波长准确度等性能指标, 验证了光栅定位的精度和分辨率。

为了满足机器人精确感知和抓取物体的需要, 首先设计了以铁镓丝为敏感元件的新型触觉传感单元, 搭建了传感单元输出特性测试平台, 测试了其输出电压与施加静态和动态压力的关系。以触觉传感单元为核心设计了传感器阵列结构, 并将传感阵列安装在机械手上, 进行了抓取实验。实验结果表明, 施加静态压力时, 在1.908 kA/m的偏置磁场下, 长度为16 mm、直径为0.8 mm的铁镓丝组成的触觉传感单元在2 N压力下的输出电压可达96 mV, 灵敏度为48 mV/N。在1~4 Hz、0~2 N的动态压力作用下, 传感单元输出曲线平滑, 灵敏度高。传感器阵列安装在机械手上, 能感知多路压力信息, 精确显示机械手指的受力分布情况, 可广泛应用在机械手准确抓取与智能控制领域中。

电力骨干通信网中告警信息的及时高效处理能够为故障处置提供先机。利用人工智能技术, 基于历史数据可以预测告警的发生, 完备的数据集是成功实现预测的基本条件。在现实网络中采集的数据往往有分布不均匀、数据缺失等问题, 如何构建完备的数据集是基于人工智能技术实现电力骨干通信网中告警预测的一个关键问题。文章提出了一种针对电力骨干通信网中告警预测的数据预处理方法, 采用数据增强技术完成了数据的类均衡, 使得最终的数据集符合模型输入的数据尺寸。仿真结果表明, 基于数据增强的告警预测数据预处理方法能够在较大程度上提高告警预测的准确率。

傅里叶变换光谱仪通过获取待测光的干涉信号来反演光谱信息,是重要的光谱测试与分析仪器。受光电探测电路不稳定、干涉模块装调不到位等因素的影响,傅里叶变换光谱仪获得的干涉光谱信号会出现漏采点、过饱和点、噪声点等无效数据点,导致反演的光谱信号出现失真。为此,研究了一种基于小波变换的干涉光谱信号检测方法,该方法能够快速有效地定位干涉信号中多种无效数据点的位置;在此基础上,研究了干涉光谱信号的校正方法,根据无效点所在区间段的信号特征,通过样条插值方法进行数据拟合,校正干涉光谱信号。通过仿真验证了本方法的可行性;搭建了近红外波段傅里叶变换光谱实验系统,并基于该系统进行验证性实验,对获得的干涉信号进行检测与校正,提高了反演光谱信号的准确性。