油菜菌核病为土传病害, 发病早期叶片无可见症状, 从植株表面很难发现。 用叶片的普通光谱图像或RGB图像无法对其进行识别。 采用高光谱图像作为监测技术, 结合深度学习模型构建油菜菌核病发病早期识别模型, 并取得了较好的识别效果。 以油菜菌核病为研究对象, 采用菌丝块接种法, 在油菜根部诱发病害。 分别于发病后第2、 5、 7、 9天采集发病油菜植株和健康植株光谱图像。 对高光谱图像去除背景、 S-G光谱曲线平滑处理、 剪切、 分割等处理后构建模型训练测试数据集。 以Resnet50深度学习模型为基础, 通过增加特征图数量, 减小第1层卷积核大小来提高模型对油菜菌核病发病早期的识别能力。 通过交叉验证、 模型结构改进前后识别能力对比、 模型泛化能力测试等, 验证了改进模型的识别能力和泛化能力。 Resnet50模型结构改进前后, 对油菜菌核病发病早期的识别正确率分别是66.79%、 83.78%和88.66%, 改进后模型的识别正确率分别提高了16.99%和4.88%, 模型的识别精度和召回率也得到很大提高。 所提出的识别模型平均识别正确率为88.66%, 精度和召回率达到83%以上, 只有对发病第7天的召回率为79.04%。 把构建的多分类模型设定为是否受病害胁迫的二分类模型, 则模型的正确率97.97%, 精度99.19%, 召回率98.02%, 同时, 模型对第9天测试集的识别正确率达到91.25%。 改进后的Resnet50模型可有效保留数据的光谱特征和局部特征, 使模型对油菜菌核病发病早期的识别能力显著提高。 该模型对发病1周内的油菜菌核病严重程度具有较好的识别能力。 对是否发病的识别能力更高, 模型识别正确率、 精度和召回率均达到97.97%以上。 模型对油菜菌核病发病早期识别具有很好识别能力和泛化能力。 因此, 该模型可综合利用高光谱图像的光谱和图像特征, 解决油菜菌核病发病早期无症状、 识别困难的问题; 也可为基于高光谱或多光谱图像的农作物病害早期识别技术的发展提供参考。

为了研究可用于红外激光外差成像雷达、由腔倒空脉冲工作模式的主振激光器和处于连续工作模式的本振激光器组成的射频波导稳频脉冲CO₂激光器,采用输出端腔外准折叠和主、本振全反射端共用同一块原刻闪耀光栅的方法,分别缩短了器件的长度和提高了主、本振激光器的外差频率稳定性。通过调节CdTe调制器上的高压脉冲下降沿时间,可以使主振得到宽脉冲的腔倒空激光输出,本振通过插入压电陶瓷来实现系统的外差中频信号的偏频锁定。主振在腔倒空模式下工作重频可达到70kHz,得到脉冲峰值功率达到2.5kW(脉宽约为30ns)、主本振外差中频(120MHz)频率漂移在短期内小于1MHz的结果。结果表明,研制的激光系统可以满足外差成像雷达系统的特殊要求。

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了Eu掺杂的SiO2干凝胶，分别用光致发光(PL)光谱、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外吸收(IR)谱等分析手段对样品进行了表征，研究了SiO2的基质中Eu3+、Eu2+的发光特性以及退火温度对发射光谱的影响，并对其发光机理进行了分析。结果表明，样品掺杂均匀，颗粒尺寸大约在50~80 nm，硼(B)离子进入SiO2网格，成为了基质的一部分，改变了基质的网络结构。当采用258 nm激发样品时，随着退火温度的升高，红光发射强度先增强后减弱。对于经800 ℃退火处理的样品红光发射最强，出现了576 nm(5D0 →7F0)，620 nm(5D0 →7F2)，658 nm(5D0 →7F3)3条谱线，其中主峰位于 620 nm红光发射，对应于Eu3+离子的5D0 →7F2超灵敏跃迁，进一步说明B离子参与到基质中，形成了Si—O—B键，导致Eu3+离子所处配位环境的对称性降低，从而有利于Eu3+离子的特征发射；当采用271 nm激发样品时，随着退火温度的升高，蓝光发射强度先增强后减弱，经850 ℃退火的样品400~500 nm蓝光发射最强，归属于Eu2+的5d→4f的跃迁发射，证明在铝离子(Al3+)存在的情形下，在高温退火过程中Al3+部分取代Si4+形成AlO-4基团，掺杂Eu3+填补AlO-4基团附近的空位，增加了Eu3+周围的AlO-4四面体中氧原子的电子给予能力，使得Eu3+还原成Eu2+，从而得到了较强的蓝光发射。但是，当退火温度达到900 ℃时，由于稀土离子发生位置的迁移形成团簇红光和蓝光都明显地降低。

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了Eu3+掺杂SiO2基质发光材料，分别用荧光(PL)光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等分析手段对样品进行了表征，研究了退火温度以及掺杂浓度对发射光谱的影响，并对其发光机制进行了分析。薄膜样品在258 nm光激发下,在620 nm，667 nm处出现了比较少见的双峰红光发射,而620 nm处的光发射最强，说明Eu3+离子处在对称性较低的配位环境中。退火处理温度对样品的发射光谱影响很大,经900 ℃退火处理的样品发射强度最强。随着掺杂浓度的变化,改变了Eu3+ -O2-间的距离,在相同紫外光激发下O2-外层的电子迁移到Eu3+ 4f轨道上的能量变化，使得谱线位置出现了移动。

为了对大气中化学污染物实时检测，采用差分吸收技术，研制出了CO₂激光差分吸收雷达原理样机，介绍了CO₂激光差分吸收雷达技术，阐述了差分吸收雷达的基本工作原理，并对激光雷达系统各分系统及工作流程作了描述，对雷达系统的实物仿真及系统联调进行了模拟试验，完成系统的多项功能的实际检测。试验结果表明，激光器光源的光束特性(激光束输出模式及吸收峰和吸收谷支线的光束相互指向稳定性等)对雷达系统的作用距离及侦测误报率及漏报率的影响非常大。

对影响射频波导激光器电光腔倒空的激光输出脉冲特性的几个主要参数进行了研究.通过改变加在CdTe电光晶体上高压脉冲的不同上升沿时间,以及在不同布氏窗输出反射率等情况下,对腔倒空的脉冲宽度及脉冲峰值功率的变化特性进行了理论分析.在一台用于主动激光成像雷达光源的准折叠高重频腔倒空射频波导CO2激光器上,通过改变CdTe电光晶体的工作参数,获得了20ns到30ns(FWHM)可调输出脉宽.

稳频调谐矩形波导CO2激光器中采用光栅选支,要求光栅具有精确的安装角度,以避免损耗过大或出现跳支现象.研究了安装角的偏差带来的损耗与偏差角之间的关系.介绍了一种基于三角法并使用铅垂线校准光栅安装角度的方法.计算表明,用该方法安装光栅具有较高的精确度,其安装误差角造成的损耗非常小,而且振荡支线稳定.

对用于激光主动成像雷达、运行于稳频选支模式的射频激励波导CO2激光器腔内插入CdTe电光晶体调Q实验进行了研究.计算了CdTe晶体的插入损耗并与实验结果取得了一致,对CdTe晶体和其配套的λ/4波片的热稳定性进行了研究,比较了加压式和退奢式电光调Q对激光脉冲特性的影响.激光调Q输出EH11模,重复频率41.67kHz,峰值功率达到360W,脉冲半宽度(FWHM)150ns.

介绍了用于激光主动成像雷达的射频激励小型波导CO2激光器(主振激光器和本振激光器)的设计和实验结果.主要实验结果为:主振激光器调Q频率41.67 kHz,脉冲宽度(FWHM)150 ns,峰值功率360 W,本振激光器连续输出功率3.05 W,主振、本振激光器输出激光模式EH11,短期稳频度1.76×10-8,长期稳定P20支输出.