银凭借其独特的性能, 在医疗材料、 摄影、 电子、 成像等行业中应用广泛。 然而, 银离子被列为最具毒性的重金属离子之一, 会对环境以及人类的生命健康造成严重威胁。 为了灵敏、 特异性的检测水环境中的银离子浓度, 利用纳米金的优良光学猝灭性以及双链核酸适体捕获银离子能力更强的优点, 结合荧光能量共振转移原理, 提出一种用于检测水环境中银离子浓度的荧光适体传感器。 将修饰SH键的核酸适体与纳米金混合形成稳定的纳米结构, 并加入标记有FAM的核酸适体, 形成检测银离子浓度的工作溶液。 当不存在银离子时由于不匹配碱基C—C之间的排斥力导致两条核酸适体不结合, 反应体系中具有较强的荧光; 当存在银离子时, 双链核酸适体中不匹配的C—C能与银离子通过金属离子-碱基的相互作用形成稳定的C—Ag+—C碱基对, 这种复合结构的产生会拉近纳米金和荧光基团之间的距离, 使得荧光信号随着银离子浓度的增加而逐渐减弱。 根据加入银离子前后荧光强度的变化可实现银离子浓度的检测。 同时, 为了提高传感器的灵敏性和稳定性, 实验优化了工作溶液中纳米金与核酸适体的浓度比、 氯化钠浓度、 缓冲液的pH以及培养温度等参数。 结果表明, 当浓度为0.012 5 g·L-1的纳米金与5 μmol·L-1核酸适体的体积比为5∶1, NaCl浓度为260 mmol·L-1, 缓冲液pH 7, 培养温度为30 ℃时, 工作溶液初始荧光强度最强, 银离子检出限为10 nmol·L-1, 相关系数为R2=0.99。 此外, 该传感器对银离子的浓度检测表现出较好的特异性, 且具有操作简单、 灵敏和不引入有毒溶剂等优点, 在水环境中的银离子浓度检测领域有较好的应用前景。

利用贵金属纳米颗粒独特的物理特性, 设计具有信号放大功能的荧光适体传感器用于多巴胺的浓度检测。基于金属荧光增强效应通过在金纳米颗粒与荧光基团之间添加隔离层的手段实现荧光信号放大。将化学修饰了SH键的核酸适体与金纳米颗粒溶液混合, 形成稳定的Au-S键结构并与标记荧光基团的DNA互补链利用碱基互补配对原则结合。然后, 通过调节所设计的核酸适体5′所添加的碱基A的数量, 从而调节荧光基团与金纳米颗粒表面的距离。同时, 优化核酸适体与金纳米颗粒之间的浓度比以及所处的反应环境的pH值, 获得最佳的放大效率。最后对不同浓度的多巴胺进行测试。实验结果表明: 金纳米颗粒溶液与核酸适体在一定的浓度比之下, 在隔离层厚度为27个碱基A时, 最大的荧光增强倍数为2.35。多巴胺浓度检测的线性范围为20~100 nmol/L, 最低检测限为20 nmol/L。该传感器可以在纳米级有效调控隔离层厚度, 提供了一种稳定的信号放大策略。

新一代静止轨道气象卫星Himawari-8静止气象卫星具有空间分辨率高可持续性观测的特点,对海雾监测具有重要的意义。 星载激光雷达(Cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization, CALIOP)可以探测大气的垂直剖面信息。利用CALIOP 数据进行海雾检测,获得4类样本点:中高云、低云、海雾和海表样本点,并将这些样本点用于Himawari-8 日间海雾检测的 通道选择和动态阈值设定的研究中,建立一套Himawari-8日间海雾检测算法。利用CALIOP和中国气象局国家卫星气象中心的 气象卫星雾监测报告数据对海雾检测方法进行验证。对比CALIOP数据,海雾检出率63.42%,漏检样本点中晴空海表占比71.54%; 对比雾监测产品,海雾检测率89.7%。结果表明,提出的海雾检测算法是可行的。

针对一倍时隙频率异步采样的脉冲位置调制(PPM)系统, 提出一种基于保护时隙的时钟同步技术。在发送端每个PPM信号中安排一个或多个保护时隙, 根据保护时隙位置只有背景光子, 而其他时隙既有背景光子也有信号光子的特性实现时钟同步。在接收端, 将采样输出的数据以PPM信号中时隙个数为周期进行统计计数, 基于保护时隙的统计分布特性对定时偏差进行粗同步, 通过插值匹配搜索方式完成定时精同步。仿真结果表明, 所提方法能够在大定时偏差范围内实现有效同步, 适当增加保护时隙数或增大统计数据量能获得较为理想的系统误码性能。

针对大定时误差下串行级联脉冲位置调制(SCPPM)同步难的问题，提出一种基于期望最大化(EM)算法估计的SCPPM码辅助迭代定时同步方法。该方法首先由SCPPM译码输出软信息构造出评价函数，先进行大范围定时偏移的粗同步，之后再利用EM算法进行细同步，并且通过简化评价函数以及搜索方式降低同步算法的复杂度。仿真结果表明，该方法能够在大定时误差下有效地实现系统同步，与使用EM算法相比，其有效同步范围得到了大幅提高。

超声法制备碳量子点过程简单, 成本低廉, 不易产生二次污染, 应用前景广泛。 为优化超声法制备碳量子点的各工艺参数, 制备了关键工艺参数不同的碳量子点样品, 测试其发射与激发光谱, 分析了量子点浓度, 溶剂种类, 辅助剂种类、 浓度, 超声功率、 时间等参数对碳量子点发光性能影响。 结果表明超声法制备的碳量子点具有激发光波长依赖性, 发射峰位置随激发波长的变化而发生明显改变; 碳量子点浓度增加, 发光强度由于非辐射能量传递和团聚作用, 先增大后减小; 由于溶剂效应, 碳量子点在乙醇中比在水中发光强度更强, 波长更短, 且浓度越大时波峰移动越明显; 相比盐酸, 以NaOH为辅助剂制备的碳量子点表面钝化程度高, 发光强度强; 增加辅助剂NaOH浓度可提高量子点表面钝化程度, 增大发光强度; 同等时间下增加超声功率或同等功率下适量增加超声时间, 可制备更多的碳量子点样品, 但超声时间过长, 碳量子点容易发生团聚猝灭现象。 以上影响因素分析为超声法制备碳量子点的工艺参数优化提供了理论基础, 有利于碳量子点大规模低成本的生产应用。

为提高深空光通信中异步时钟采样信号恢复数据的可靠性, 提出了基于光脉冲位置调制的异步时钟错位采样数据恢复方案。该方案将光子探测器阵列输出信号分为两组, 其中奇数组信号以一定时隙频率进行采样, 偶数组信号延迟半个时隙进行采样, 最后对两组采样信号分别进行合并和插值以完成数据恢复。仿真结果表明：错位采样数据恢复方案的采样性能优于传统采样数据恢复方案, 当以1倍时隙频率采样时, 所提方案能有效减小传统采样方案所带来的信号损失, 抑制时延抖动引起的脉冲移位错误, 系统性能提升效果明显。

基于荧光共振能量转移的原理，以修饰于核酸适体上的FAM作为能量供体，以氧化石墨烯作为能量受体，构建了荧光适体传感器，分别对不同浓度的胰岛素和多巴胺进行检测.结果表明，胰岛素的线性检测范围为0.05~10 μmol/L，多巴胺的线性检测范围为1~500 μmol/L，当胰岛素和多巴胺检测浓度相同时，胰岛素检测信号远强于多巴胺.对胰岛素和多巴胺分别进行特异性实验，发现该传感器对胰岛素和多巴胺有较强的特异性.说明基于荧光共振能量转移的核酸适体传感器不仅可实现多种物质的微量检测，还具有较强的选择性，在生物和医药检测领域应用前景广阔.

采用等离子体增强化学气相沉积和后退火的方法制备了纳米锗/氮化硅(nc-Ge/SiNx)多层薄膜。借助Raman光谱仪对其微结构进行表征, 测得样品的晶化率大于46%。由样品的光吸收谱可知, nc-Ge的尺寸越小, 其光学带隙越大。利用Z扫描技术对样品的非线性光学特性进行研究, 以波长为1 064 nm、脉宽为25 ps的锁模激光作为激发光, 测得样品的非线性折射率系数在10-10 cm2/W数量级。实验结果表明, 通过改变nc-Ge的尺寸可以使材料的非线性光学折射率由自散焦转变为自聚焦特性, 而负的非线性折射率系数可归因于两步吸收产生的自由载流子散射效应。当激发光强增大时, 在锗层厚度为6 nm的多层膜中同时存在两步吸收过程和饱和吸收过程。两种非线性光学吸收过程之间的竞争是样品呈现不同非线性光学特性的主要原因。