为了解决不同的光学相干层析（OCT）图像预处理方式对皮肤真皮层散射系数计算影响的问题, 提高无创血糖的测量精确度, 提出了一种对OCT图像数据前期处理的最优化方法。在对采集的3维图像数据进行皮肤表面对齐、3维重建、1维平均处理的基础上, 分析了背景噪声和数据是否归一化对血糖预测精度的影响, 并结合临床实验进行了验证。结果表明, 预测误差较预处理之前减小了18.31%。该研究对于提高基于OCT技术的光学无创血糖测量精度具有重要的参考价值。

心血管疾病是一种严重威胁人类健康的常见病。目前常用手段之一是以昆虫为模式生物，利用RNAi等技术抑制特定基因表达，通过表型检测或监测其心脏功能参数等来开展此类疾病致病机理的研究。光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography，OCT)因其无创、实时、高分辨率等特点，被成功应用于昆虫等模式生物的心脏功能检测方面。但目前的检测计算方法仍存在效率低、对图像质量要求高、参数测量不准确等问题，尤其不适用于生物实验中大样本量的检测分析。提出一种基于OCT的昆虫心脏功能参数高速自动检测定量分析计算方法。该算法结合OCT心脏M-Mode图，采用人机交互的模式确定种子点所在的位置，通过自动分割图像、划分目标区域等一系列处理，可以快速准确地测量心脏舒张末期直径(EDD)、收缩末期直径(ESD)、舒张末期面积(EDA)、收缩末期面积(ESA)及心率(HR)等心脏功能参数。该方法有助于提升高通量生物样本检测中致病基因的筛查和分析效率，对以昆虫为模式生物的心血管疾病研究具有重要的价值。

由于需要外部电源的接入, 传统芯片上的环形结构的物质波波导无法形成完全封闭的环形结构, 其产生的环形磁阱存在天然缺陷, 阻碍了对冷原子的有效操控。利用硅通孔(TSV)技术能够在垂直于原子芯片表面方向接入导线, 有望降低接入导线对环形磁阱的影响。本文通过有限元方法对基于 TSV技术的环形原子物质波波导进行仿真研究, 对导线加载电流时的磁场进行仿真分析, 并系统研究了 TSV横截面形状、通孔深度、通孔间隙等因素对环形导线所产生磁阱的影响。最终结合仿真结果, 设计一种在加工工艺上切实可行的基于 TSV结构的环形波导原子芯片。

胚胎在发育过程中会逐渐形成具有不同组织和器官的复杂生物体。对胚胎发育的无创实时监测有助于深入了解其形态演变过程和发育规律。光学相干层析(OCT)技术具有无损、高分辨、三维成像等特点,非常适合用于对生物体胚胎的发育情况进行监测。然而,当采用OCT技术检测昆虫胚胎时,虫卵外壳的存在会影响OCT三维重建图的可视化效果,使得卵内部胚胎的三维图无法清晰地呈现。基于此,本文结合OCT成像特点提出了一种消除卵壳影响的图像处理方法。该方法可以自动识别出卵壳区域并予以“擦除”,从而只呈现昆虫卵内部胚胎的清晰三维图像。该图像处理方法对于采用OCT技术研究昆虫胚胎发育具有重要的参考价值。

设计了一种基于绝缘硅材料的超小微环相移器, 能够在自由频谱范围内实现2π相移的同时相移达到最佳线性化.根据全通微环谐振器的相移特性可知, 在临界耦合点时微环谐振器达到π的相移, 在过耦合领域达到2π相移.分析了直波导宽度及间距两个参量, 用精细度F表征间距, 讨论了由于这两个参量变化对微环谐振器相移的影响, 并且给出了设计的相移范围和相应的功率变化.实验结果表明: 若采用40 GHz的射频信号, 设计的微环相移器射频相移范围为0~4 rad, 功率变化不到6 dB.

在通常的Λ型三能级系统中，耦合场和探测场分别与一对光学跃迁能级发生相互作用，使探测吸收曲线上出现线宽极窄的电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)特性。本文采用调谐耦合场同时激励两个基态精细结构能级与激发态能级之间的跃迁，使系统同时呈现EIT和自发诱导相干凹陷两种特性，甚至出现EIT增益现象。详细讨论了耦合场调谐过程中探测吸收曲线的变化规律。研究结果表明:本系统中EIT和自发诱导相干凹陷之间存在相干作用，而且当调谐耦合场的激发频率满足一定条件时，它们之间的相干作用变得很显著，使EIT上出现增益现象。

对双耦合场作用下的Λ型三能级系统的量子相干特性进行了理论研究。通过求解相应的系统密度矩阵方程，得到不同条件下的探测吸收谱，研究了探测场的吸收谱线随耦合场的频率及作用强度的变化规律。结果表明，当两个耦合场分别共振作用于相应的跃迁能级时，所得到的探测吸收谱线既有吸收又有放大，呈现为双电磁诱导吸收（EIA）峰与Mollow谱线的叠加。进一步分析给出了双EIA和Mollow谱线的位置、幅度随双耦合场拉比（Rabi）频率的变化规律，并采用缀饰态理论对这一规律做出了解释。提出通过调节共振耦合场的作用强度可以实现EIA和Mollow谱线位置的频率调谐。

在具有耦合-探测结构的L 型三能级系统中引入另一强耦合场,形成双强耦合场作用下的L 型三能级系统。通过求解系统的密度矩阵方程,研究了探测吸收谱的特性。结果表明,当两个耦合场的拉比频率相等,一个共振作用于跃迁能级而另一个以一定的失谐量作用于跃迁能级时,系统的探测吸收谱呈现出多峰,即多个Aulter-Townes双峰结构。给出了吸收峰的位置与耦合场的作用强度和频率失谐量之间的定量关系,并用缀饰态作出准确的解释。

通过求解准Λ-型四能级系统的含时密度矩阵方程，研究了系统从单窗口电磁诱导透明(EIT)向双窗口EIT转换的相干瞬态过程。 该过程表现为一种量子拍频形式，并利用缀饰态理论很好地 解释了量子拍频的规律，指出这种量子拍频效应源于射频驱动场所引起劈裂能级间的量子相干。结果表明:当探测场与相应的裸态跃迁能级共振作用时，拍频频率等于 射频驱动场Rabi频率的二分之一;当探测场与强射频驱动场和原子系统相互作用所产生的缀饰态跃迁能级共振时，拍频频率等于射频驱动场的Rabi频率。

双场作用下的Λ－型三能级系统是研究电磁诱导透明(EIT)的基本模型，在此基础上，引入强微波驱动场作用于该系统的激发态能级与另一激发态能级间，就构成了三场作用下的级联准Λ－型四能级系统。通过求解系统的密度矩阵方程，分别研究了耦合场和微波驱动场对系统吸收特性的影响。在耦合场和微波驱动场共同作用下，系统的探测吸收谱呈现为Autler－Townes双峰与EIT的叠加，可以用缀饰态理论对此做出合理解释。研究结果表明，Autler－Townes双吸收峰来自于强微波场与系统的相互作用，EIT来源于耦合场与系统的量子相干相互作用。