强场太赫兹波具有高的峰值功率，相应地，其电磁场分量强度也很大。当强场太赫兹辐照物质表面时，会诱发一系列新奇的反常变化，受到人们的广泛关注。本文首先介绍了常见的一些强场太赫兹发射源，如光电导天线、光学整流晶体、超材料等，随后介绍了强场太赫兹技术在物态调控方面的一些典型应用，主要包括强场驱动热载流子运动、相干电子或声子调控、强场自旋电子学、太赫兹荧光发射、太赫兹克尔效应、生物医学等。

太赫兹（THz）近场成像是突破光学衍射极限实现太赫兹超分辨成像的重要方法，对研究材料表面的超快动力学过程具有重要的意义。扫描隧道显微镜（STM）是一种能实现原子级分辨的设备，但引入时间尺度，面临诸多困难。早期从STM固有电学方法发展的时间分辨方法的分辨率受限于电信号传输带宽，基于光信号耦合的泵浦探测方法则面临微带线传输带宽和严重的热效应等限制。在此背景下，THz-STM以低热效应、高隧穿效率、高稳定性等独有的优势为实现100 fs量级和0.1 nm级超高时空分辨成像提供了解决方案，成为太赫兹近场超分辨成像的研究热点。介绍时间分辨STM到THz-STM的发展历史，着重介绍THz-STM的基本原理和现状，为了解THz-STM技术在太赫兹近场超分辨成像中的应用和发展提供了思路。

采用激光熔覆技术在H13基体表面制备H13与Cr₃C₂-NiCr复合粉末的熔覆层,首先借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)观察分析粉末和涂层的微观组织与相结构以及两者的结合特征,然后通过热震试验测试熔覆层的热疲劳性能,接着测试涂层表面和截面的显微硬度,最后使用高温摩擦磨损试验机测试各种因素对基体与熔覆层耐磨性的影响。结果表明,85%H13+15%NiCr-Cr₃C₂复合粉末的熔覆层质量最好,复合粉末主要由Fe-Ni相和Fe-Cr相组成,熔覆层主要物相为马氏体、Cr₃C₂、Cr₇C₃和(Cr·Fe)₇C₃。经过激光熔覆处理后,熔覆层的显微硬度随着Cr₃C₂-NiCr含量的增多而增大,熔覆层表面的显微硬度值接近1100 HV,熔覆层的平均显微硬度为920 HV。在相同条件下,基体的磨损深度显著大于熔覆层,表明熔覆层的耐磨性明显优于基体。

为了进一步提高基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的可调谐光电振荡器的可调谐范围，讨论分析了MZI中两臂的相对光功率之比和两臂的臂长差对光电振荡器传输性能的影响。通过仿真分析可知：在MZI两臂的相对功率比都为0.5，臂长差在12 mm~50 cm范围内变化时，光电振荡器可以在0.411~16.892 GHz范围内有单一频率的微波信号输出。

为了对H13模具钢进行更好的强化和修复，在H13钢基体上采用激光熔覆制备了H13/Ni/WC混合粉末双层梯度熔覆层，在两层熔覆层的初始粉末中，Ni/WC混合粉末的质量分数分别为15%和30%。测试并比较了基体与熔覆层的显微硬度、高温硬度、热疲劳性能和耐磨损性能，探讨了熔覆层的磨损机理。熔覆层横截面的显微硬度从基体到熔覆层外表面呈明显的梯度分布规律，接近熔覆层外表面区域的显微硬度为1100 HV，而基体的显微硬度仅为400 HV。高温硬度测试结果表明：随着测试温度升高，基体和接近熔覆层外表面区域的硬度均下降，且熔覆层下降的幅度大于基体，室温时基体和熔覆层的硬度分别为1347.68 HV和1510.35 HV；当测试温度达到800 ℃时，基体和熔覆层的硬度分别下降到1006.8 HV和921.4 HV；当测试温度为500 ℃左右时，两区域的硬度相当。耐磨性测试结果表明：当测试温度在500 ℃以下时，熔覆层的耐磨性优于基体；当测试温度在500 ℃及以上时，熔覆层的耐磨性低于基体。主要原因是当测试温度低于500 ℃时，熔覆层中马氏体的强度和硬度很高，使得熔覆层较基体具有更高的硬度；但当测试温度高于500 ℃时，会发生退火现象，从而导致熔覆层表面的硬度和耐磨性急剧下降。

水中过量的硝酸盐会造成部分水生生物难以存活、 引发人类尤其是婴儿患病等危害, 因此硝酸盐浓度成为水质检测中的一项重要指标。 传统的硝酸盐浓度测量方法操作复杂、 反应缓慢, 近年许多研究人员开始通过紫外可见（UV-Vis）光谱技术结合人工神经网络（ANN）的方法对水中硝酸盐的含量进行测量。 提出了一种将流形学习（manifold learning）方法中的局部线性嵌入（LLE）与反向传播神经网络（BPNN）相结合的建模方法, 用以得到硝酸盐光谱曲线与浓度间的关系, 实现对青岛市崂山区小麦岛海水中硝酸盐浓度快速准确的定量分析。 实验选取了过滤后的小麦岛海水配置59组不同浓度的加标溶液, 采用实验室自主研制的光谱分析仪采集这些样本的光谱测量值, 通过标准正态变换（SNV）方法对测得硝酸盐溶液的光谱数据进行校正处理, 有效降低了由仪器本身或环境带来的噪声影响; 选取预处理后的光谱数据的前1 500维处理后进行对比实验, 以解决使用BPNN对全部2 048维数据建模时内存不足的问题, 再通过网格搜索结合十折交叉验证的方法优化LLE中的邻近点数k和嵌入维数d, 得到最优参数值k=15, d=3, 实现对实验数据的降维处理; 通过BPNN将降维后的训练集光谱信息与其对应的浓度信息进行建模, 实现对预测集硝酸盐浓度定量分析, 引入决定系数（R2）和预测均方根误差（RMSEP）评价建模效果, 与直接使用BPNN建模预测的结果比较, 改进方法的R2由0.926 3提升至0.992 8, RMSEP由0.442 5下降到0.280 4, 建模预测程序的运行时间由327 s缩短至0.5 s。 采用这59组数据的全部2 048维进行LLE-BPNN建模时, 得到R2=0.995 7, RMSEP=0.136 5, 在用时相近的前提下, 相比仅使用前1 500维时的建模精度更好。 分析结果表明, LLE-BPNN的方法可实现对海水中硝酸盐浓度的快速预测, 使预测精度得到显著提升, 同时能大幅降低预测时间。

楔形滤光片型光谱成像仪具有无运动部件、 低光机复杂度等优点, 是低成本微型化光谱成像仪的一个重要发展方向。 不同于传统色散型光谱成像仪, 楔形滤光片型光谱成像仪获取的数据是光谱-空间混合调制的图像。 针对直接应用CCSDS123进行楔形滤光片型光谱成像仪数据压缩时压缩比较低的问题, 结合楔形滤光片型光谱成像仪“谱像混合”、 “推扫成谱”的特点, 通过定义新的局部差向量, 构建了一种低运算复杂度适合硬件实现的快速无损压缩方法WCCSDS123。 新的局部差向量中参与计算的像元集合代表的是同一被观测点的光谱信息。 WCCSDS123方法首先利用局部和与改进的局部差向量对采样点的值进行预测, 再利用预测值与真实值计算预测残差并对其进行整数映射, 最后采用采样自适应熵编码对映射预测残差进行编码完成压缩。 在6组楔形滤光片型光谱成像仪数据上分别采用WCCSDS123和CCSDS123进行了压缩实验。 实验结果表明, 与CCSDS123相比, WCCSDS123的压缩比提高了约21.62%, 压缩耗时没有明显差异。 因此, 该方法在提高压缩比同时, 继承了CCSDS123复杂度低, 易于硬件实现的优点。 该方法WCCSDS123具有较低的计算复杂度, 能够更加有效地利用空间光谱冗余信息, 获得更好的压缩效果, 是针对楔形滤光片型光谱成像仪的一种良好的快速无损数据压缩方法。

相关双采样技术作为CCD视频信号标准预处理技术之一, 能有效地抑制CCD复位噪声。双采样时钟位置是相关双采样技术中的关键参数。针对自动确定采样时钟位置这一问题, 提出了类对比度评价函数, 通过固定场景改变信号采样时钟位置和复位采样时钟位置, 最大化类对比度评价函数, 自动确定CCD相关双采样时钟位置, 并对类对比度作为评价函数的原理进行了详细的论证。为了验证算法的有效性, 设计了验证平台。实验表明: 该方法能够有效地确定相关双采样时钟的位置, 而且算法确定的位置不稳定度低至3%,对不同亮度具有较强的鲁棒性, 同时该方法相对于传统方法能够有效提高获取图像的信噪比。

随着光谱成像技术向高空间分辨率、 高光谱分辨率、 高信噪比方向发展, 传统的光谱成像系统面临着数据采集量过大的问题, 同时, 系统分辨率受探测器帧频与像元尺寸影响较大、 大口径长焦距系统难于精密装调、 系统能量受限引起信噪比提高困难。 为了解决上述问题, 研究了一种单色散压缩编码光谱成像系统, 并针对国内压缩编码光谱成像系统工程实现与试验验证不足的问题, 重点研究了该新系统的设计与实现, 模板平移下的系统数学模型及多帧重构算法, 并给出实际样机试验及数据处理结果。 最后, 根据试验情况, 总结提出该新技术后续发展需重点关注的研究内容, 包括编码模板误差分析, 多维稀疏重构模型与算法, 压缩编码光谱成像系统标定技术, 重构算法/重构图谱评价技术。 单色散压缩编码光谱成像系统通过编码、 色散、 甚至下采样, 由探测器接收得到成像观测图像, 然后, 利用该成像数据, 通过重构算法, 得到目标光谱图像数据, 其优点是低数据量采样、 工程实现硬件要求减低、 多通道高通量探测。 相关研究结果表明, 该系统获取的数据有效, 样机设计合理, 重构算法与标定方法较为准确, 其得到的字母HSI目标光谱图像的空间信息清晰, 光谱信息较为准确, 符合钨灯光谱, 其系统设计与实现具有工程可行性。