保偏光纤环是保偏型光纤陀螺(FOG)的关键组成部分。偏振光在保偏光纤环内发生的二次偏振串扰在FOG干涉输出端会产生很多次干扰项引入相位误差，从而影响FOG的静态参数，如零偏稳定性。文章设计了一套实验夹具用于对保偏光纤环精准施压，通过控制两个夹具在保偏光纤的消偏长度内施压产生大量的二次串扰高点。测得光纤环的偏振串扰数据，并进行仿真计算得到零偏仿真值，与实际测试得到的零偏数据对比，理论仿真值与实际测试值一致。随着施压产生的二次串扰强度增大，FOG的零偏稳定性也随之恶化，施压产生的二次串扰点强度最大时,与未施压时相比，实验环1的零偏稳定性从0.006 3°/h恶化到0.015 1°/h，实验环2的零偏稳定性从0.012 5°/h恶化到0.017 1°/h。

为了克服传统氙灯太阳模拟器成本高、寿命短、功耗大等缺点, 提高太阳电池测试的准确性, 本文首先设计了一种基于11种波段的LED太阳模拟器, 在光谱匹配度、不均匀度和不稳定度上均达到IEC60904-9-2007规定的A级标准。在此基础上, 开发了配套的太阳电池测试系统, 经过光源控制、数据处理、温度修正以及参数计算, 得到太阳电池的电特性参数。实验结果表明, 系统可以准确测得单晶硅太阳电池片的各项参数, 且结果稳定, 从而验证了光源的可靠性及测试方法的科学性。

光纤环是光纤陀螺组成的核心部件，不同绕制方式绕成的光纤环性能差别很大，随时间变化的温度梯度会影响光纤环的瞬态特性。针对采用八级对称绕法绕制的高精度光纤环，分别通过理论分析和实验验证来研究其瞬态特性，建立高精度光纤环存在等效不对称度情况下的径向和轴向温度激励模型，分析其在两种温度激励下的热致非互易误差角度大小，采用智能桌面温箱和温度激励装置搭建实验平台，对两种热致非互易误差角度大小进行实验测试，根据测试结果及理论分析，可得到高精度光纤环的等效不对称度大小，分析光纤环瞬态特性，判断其绕制性能，对光纤环用于光纤陀螺具有指导意义。

在光学相干层析术(OCT)无创血糖监测过程中，预测模型的建立容易受异常点的干扰。采用广义极大似然估计(M 估计)建立的预测模型能够有效地通过权函数降低异常点在模型中的权重。通过人体血糖钳夹临床实验和口服葡萄糖耐量测试实验，利用M 估计和最小二乘估计法(OLS 估计)两种方法建立了血糖预测模型，采用交互验证法对两种模型的均方根误差(RMSE)进行了比较。对比结果表明，M 估计能有效地降低血糖预测模型的RMSE 值。此外，利用克拉克误差表格分析法对两个模型的预测结果进行评估，评估结果表明采用M 估计建立的血糖预测模型的准确性和稳定性高于OLS 估计，因此M 估计更适合临床上的OCT 无创血糖监测应用。

利用峰值波长分别为460、525、625、730、850、940 nm 的6 种大功率LED 研制了一款LED 太阳模拟器。LED 太阳模拟器的光源在满足有效辐照面上1 个太阳辐照强度的同时，还达到光谱匹配的A 级标准。在设计中，辐照不均匀度指的是6 种波长LED 组合下的光源在有效辐照面上能量的不均匀性。为了降低LED 太阳模拟器在有效辐照面上的辐照不均匀度，在设计过程中结合LED 发光角度大的光学特点，针对性的采用能够实现多次聚光的光学系统，通过对LED 阵列光源的控制，实现160 mm×160 mm 有效辐照面积上辐照不均匀度的A 级标准。根据国际标准，该LED 太阳模拟器达到AAA 级太阳模拟器的标准。

针对保偏光纤陀螺静态参数受光路偏振串扰误差的影响而使陀螺精度受到制约的问题，从实际应用的角度，研究了保偏光纤陀螺光路中由于各光学器件不理想和熔接点对轴角度误差等因素引起偏振串扰误差的机制。基于琼斯矩阵和相干矩阵，并引入随温度变化的保偏光纤双折射变量，建立了变温环境下保偏光纤陀螺的光路传输模型，对变温环境下偏振串扰误差对保偏光纤陀螺零漂和随机游走的影响进行了理论分析和估算。同时开展了变温环境下光纤环偏振串扰对其静态参数影响的相关实验。实验结果与模型分析结果基本一致，表明该模型是合理的。

以琼斯矩阵为基础，建立了双消偏光纤陀螺(DFOG)系统的光路传输模型，推导出偏振串扰误差的理论表达式。仿真分析了消偏器的45°角误差，偏振串扰点功率耦合，Y 波导有限消光比以及环内偏振旋转角对消偏光纤系统偏振串扰误差的影响。实验验证了两消偏器45°角之间的相对偏差以及温度对陀螺零漂的影响。结果表明，两消偏器45°角之间的相对偏差越大、温度梯度越大，对陀螺精度的影响越大。

设计了InGaN/GaN 超晶格垒层替代p-GaN 和n-GaN 附近传统GaN 垒层的InGaN/GaN 多量子阱(MQW)发光二极管（LEDs）结构。通过数值方法模拟出两种LED 结构的光功率-电压（L-V）曲线、电致发光（EL）谱、能带图、电子浓度分布和辐射复合速率。结果表明InGaN/GaN 超晶格替代n-GaN 附近GaN 垒层的LED 结构比替代p-GaN 附近GaN 垒层的LED 显示出更高的发光强度。这种发光增强的原因是InGaN/GaN 超晶格替代n-GaN 附近GaN 垒层可以提高电子注入效率和辐射复合速率。

利用选择性横向外延技术生长{11-22}半极性面GaN模板，并利用半极性面模板生长InGaN/GaN多量子阱结构。结果表明，生长出的GaN模板由半极性面{11-22}面和c面组成，多量子阱具有390 nm和420 nm的双峰发光特性，局域阴极发光(CL)测试表明390 nm附近的发光峰来源于半极性面上的量子阱发光，而420 nm左右的发光峰源于c面量子阱发光。c面量子阱发光相对于斜面量子阱发光发生显著红移是因为在选择性横向外延生长过程中，In组分相比Ga较易从掩模区域向窗口中心区域迁移，形成了中心高In组分的c面量子阱，而半极性面上InGaN/GaN多量子阱量子限制斯塔克效应相比于极性面会减弱，此外，相同生长条件下半极性面的生长速率低于极性c面的生长速率。

设计了一款以大功率LED作为光源的针对光伏性能测试的太阳模拟器光学系统。利用不同峰值波长的LED作为模拟器的光源并介绍了光谱匹配方法。根据LED发光特点，选取同轴透射式准直光学系统，系统由大功率LED、准直系统、菲涅耳透镜、光学积分器、光阑等光学器件组成。准直系统采用全内反射自由曲面透镜，光学积分器采用对称式透镜阵列结构。系统采用光学仿真软件TracePro进行模拟，模拟结果表明:在直径为220 mm的有效辐照面上辐照度不均匀度为3.8%，准直角为3.2°。