稀土类发光材料由于其丰富的光学特性而具有重要的研究与应用价值。其中，稀土上转换发光材料在近年来尤为受人瞩目，与之相关的研究成果遍布物理、化学、生物、材料和多个交叉领域。有别于大多数发光材料的共性，上转换材料的激发-发射谱峰波长呈现为反斯托克斯位移，因此能够在短波长谱带范围绕过背景噪声且传输发光信息。作为对这一光物理机制的理解运用，人们通过化学方法合成了纳米尺度的稀土上转换发光材料，并且在生物样品荧光显微成像中成功证实了上转换发光标记物的高信噪比检测。以上转换发光微纳材料的光物理性质研究为主题，介绍和梳理了稀土上转换纳米材料在偏振光谱解析、单纳米颗粒超分辨发光成像、微型激光器构筑方面的研究进展。

随着地震勘探的深度越来越大, 地震反射波不断向低频段发展, 迫切要求开发低频传感器。该文设计制备了PZT-5H基压电纤维复合材料(MFC)悬臂梁式传感器, 并将其应用于低频传感领域。通过有限元仿真模拟, 力-电耦合分析探明了MFC悬臂梁结构中基板材料及结构尺寸参数对MFC电输出性能的影响规律, 进而优化结构参数, 研制了低频振动监测用MFC悬臂梁传感元件。对其传感性能进行了测试研究。测试结果表明, MFC悬臂梁可很好地感知低频振动加速度的变化, 在低频段(5~190 Hz)时加速度灵敏度可达205 mV/g(g=9.8 m/s2)。

采用脉冲激光清洗技术以不同的振镜扫描速度对TA15钛合金表面的氧化层和油污进行去除,分析了激光清洗后TA15钛合金的表面形貌以及清洗表面的成分变化和硬度变化。结果表明:随着振镜扫描速度从7000 mm·s ^-1 增大到10000 mm·s ^-1,清洗表面的钛元素含量呈现先增加再降低的趋势,而氧元素含量则是先降低再升高;当扫描速度为8000 mm·s ^-1时,清洗表面的钛元素含量达到最高值,w(Ti)=79.47%,氧元素含量达到最低值,w(O)=8.62%;清洗表面的硬度随着扫描速度的减小而增大;激光清洗去除TA15氧化层的机制主要为气化机制和相爆炸机制。

高功率电磁脉冲干扰甚至损毁无人飞行器是应对小型无人飞行器威胁的一种非常有效的办法，高功率电磁脉冲对无人机系统进行干扰和毁伤主要通过前门耦合和后门耦合的方式。完成了高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏实验，完成了无人机在电磁脉冲源毁伤作用下的目标易损性分析，根据毁伤效果将高频电磁脉冲对无人飞行器毁伤等级分为三级，即干扰级、毁伤级、失效级。分析了电磁脉冲作用的主要目标元件，结果表明，无人飞行器最有可能受干扰的部分为接收机和电子调速器。在相关研究和实际应用时，应着重研究电磁脉冲对无人飞行器的接收机和电子调速器的毁伤破坏，根据接收机和电子调速器内部的电路结构来确定毁伤最佳频率。

强流脉冲离子束在靶上的能量密度分布是其研究和应用的一个重要参数.为了解决现有束流能量密度诊断方法的不足,利用红外成像仪测量靶背面的温度分布,从而建立了强流脉冲离子束能量密度分布的红外诊断方法.对能量密度1 J/cm2量级、脉冲宽度为102 ns量级的束流,该方法测量误差好于5%,空间分辨率可达到1~2 mm,具有操作简便、成本低的优点,是强脉冲能量沉积分布的一种高效迅速的诊断方法.

设计了一种以聚合物作为材料的低损耗、宽带宽的Mach-Zehnder光波导调制器。分析了调制器的脊波导的模式特性,设计了脊波导的结构,并使用BPM软件模拟了脊形波导的光场分布;通过对光场分布的分析,优化了脊形波导的宽度Wg,脊高b,芯层高度H。同时对聚合物调制器的电极进行了优化,包括电极宽度W和电极间距D,使得调制器有较小的导体损耗以及较好的阻抗匹配。并结合了脊波导的结构参数和电极的优化参数,给出了优化结果,它能够使微波的有效折射率与光波的有效折射率达到匹配,从而使带宽达到177 GHz,导体损耗为0.256 9 dB/cm·GHz1/2。

应用ANSYS公司的HFSS和Designer对一种内嵌共面波导电极结构的聚合物电光调制器进行了协同仿真,设计出了带宽为56 GHz的聚合物电光调制器。通过对光波有效折射率和微波有效折射率的优化,实现了速度匹配。同时利用协同仿真方法对电极进行了优化设计,实现了阻抗匹配并降低了微波损耗。结果表明应用协同仿真方法可以提高计算效率,有助于对各种结构的行波电极进行优化。

针对无线传感网负载均衡问题并考虑在数据收集流量模式下节点的负载与距离数据收集节点Sink的跳数相关的特点,提出了一种基于梯度的非均匀分簇算法。通过构建符合实际流量模式的分簇拓扑结构,寻求网络的负载均衡,在一定程度上缓解近Sink的网络拥塞(“热区”)问题。分析此种数据汇集模式的数据流量特性,给出了节点至Sink跳数(梯度)与其负载流量的关系;从不同梯度的簇头负载与相同梯度的负载两方面着手,设计了负载平衡的非均匀分簇调整算法(WUC),依据节点自身的梯度确定分簇的规模,以多权值优化的方式成簇。仿真结果表明,网络中不同梯度的簇头流量负载标准差降低了9倍左右,网络的负载平衡有了显著的改善。

考虑固定传感器网络中固定与移动汇聚节点共存的工作模式,提出了一种数据收集方法。在兼容网络原有固定汇聚节点模式的同时,支持一个到多个移动汇聚节点,移动汇聚节点定期地向其附近小范围内的传感器节点扩散自己的存在信息,传感器节点向离自己跳数最小的汇聚节点发送或者转发数据包。距离移动汇聚节点一跳的传感器节点通过应答-超时重传的方法来保证到移动汇聚节点的数据可靠传输。仿真研究表明:相对于传统固定传感器网络,使用该方法能够大幅度地延长网络寿命(正常流量情况下延长600%以上,大流量情况下延长350%以上);在网络高负载时最高数据传输成功率能达到91%,比节点全静止时提高了8.3倍,最低数据传输延迟仅为46.5 ms,比节点全静止时减小了92%。