在布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer,BOTDR)光纤传感系统中,自发布里渊后向散射信号非常微弱,尤其是光纤远端的布里渊散射信号,信噪比非常差,分析难度非常高。提出了一种基于互相关理论的布里渊谱信号质量提升方法,通过与理想布里渊散射谱进行互相关运算,降低了对光纤远端极微弱布里渊散射信号应变分析的难度。经试验验证,该方法可以有效提升信噪比较差时应变分布数据的信号质量以及BOTDR的应变传感精度。

近红外光谱仪是重要的光学分析仪器,具有重要的应用价值。为了实现近红外波段高动态、可调谐分辨率光谱的探测,设置入射狭缝、中间狭缝和出射狭缝,构建了基于准Littrow结构的单光栅双路光谱仪,并利用Zemax软件进行光学系统仿真。在此基础上,研制了实验室用近红外光谱仪,包括光机模块、控制分析模块和探测模块,系统的工作波长为600~1700 nm。结果表明:光束以准Littrow角2次经过平面光栅,能有效消除出射光斑的空间色散效应,减小出射光斑的几何尺寸,进而有效抑制光谱信号的边模噪声和降低杂散光强度;光路系统配合自主研制的高动态光电探测系统扩大了获取光谱信号的动态范围;经过光谱标定和相对辐射标定后,利用构建系统对窄带宽激光光源进行探测,系统最高的光谱分辨率(即半峰全宽)优于0.05 nm,测得复原激光光谱在中心波长±1 nm范围内的动态范围优于70 dB。

中温面源黑体是一种宽带红外参考源，其波长范围覆盖了从近红外到远红外的波段，辐射面的温度具有很高的精度。作为高辐射强度的参考源，中温面源黑体已被广泛应用于红外传感器如辐射温度计、红外热像仪的校准以及样品辐射率或透过率的测量。用基于大辐射面和坚实结构的面源黑体在实验室内或野外测试中对无准直仪时的红外传感器进行了标定。为了提供红外系统性能测试的解决方案，本文对中温面源黑体进行了设计和性能参数测试。结果表明，其主要参数能满足高稳定度和高精度的要求。

介绍了溯源至低温辐射计的紫外绝对光谱响应度测量装置, 对硅陷阱探测器在三个激光波长点进行了绝对光谱响应度校准实验.测量了硅陷阱探测器的空间均匀性和非线性系数, 分析了影响测量准确度的各不确定度分量.实验表明：硅陷阱探测器在紫外波段266、325、379 nm三个激光波长点处的绝对光谱响应度测量扩展不确定度分别为0.19%、0.14%、0.11%, 可作为紫外波段光辐射功率基准保持和传递的标准探测器, 用于提高紫外波段光谱辐射度的校准能力.

为了实现中红外探测器绝对光谱响应度高准确度的测量, 从理论和实验上研究了中红外波段激光的功率稳定性的提高和光束质量的优化方法。采用声光调制和反馈控制的方法, 把中红外激光的功率稳定性提高到0.1%以内; 根据高斯光束传输理论计算了所需空间滤波器的各项参数, 设计了中红外空间滤波器, 搭建了相应的实验装置, 显著提高了中红外激光光束质量。为中红外绝对光谱响应度的高准确度测量提供了一个可靠的中红外波段激光光源。

制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的AlGaN/GaN异质结紫外探测器，探测器采用Ni/Au金属作为电极。实验研究了探测器的光电响应特性和I-V特性。此探测器具有两个光谱响应范围，光谱响应的峰值响应率分别为288 nm处0.717 A/W 和366 nm处0.641 A/W，峰值处的量子效率分别为288 nm处308% 和366 nm处217%。

为了实现对红外光谱的准确测量, 对切趾、相位校正、波数校正等方法进行研究, 建立了高精度的傅里叶红外光谱仪数据处理系统。在比较各种窗函数的优缺点的情况下选用四阶布莱克曼窗函数对干涉图进行切趾, 根据红外光干涉图相位误差特点采用卷积法对单边干涉图进行相位校正, 深入研究波数校正方法, 采用能量重心法进行波数校正。实验结果表明, 傅里叶红外光谱仪数据处理方法能有效的实现光谱的准确测量, 在波数重叠非常严重的条件下波数精度能提高 5~10倍, 在波数重叠不严重的条件下波数精度能提高 103倍以上。四阶布莱克曼窗函数能有效减少有限截取的能量损失, 卷积法相位校正能很好的校正相位误差, 能量重心法能够对谱峰进行精确定位, 高精度 FTIR数据处理方法能实现对红外光谱的高精度测量。

用傅里叶红外光谱仪对红外光谱进行测量时得到的是整个波带内的光谱图，有时我们只关心某一波段的光谱图，这时就必须对光谱图进行细化。本文将Chirp_z 变换方法用于红外光谱的细化，利用该方法的局部光谱细化能力，有效实现了红外光谱图的局部放大。该方法可以在采样点数不变的情况下实现任意波段范围内的红外光谱图的细化，同时由于局部范围内采样分辨率的提高，将获得更高精度的红外光谱图。理论推导和实验结果表明，Chirp_z 变换具有精度高、速度快和灵活性强的特点，具有很高的工程应用价值。