金刚石是集最高硬度、超宽禁带、最高热导率等优异性能于一体的典型超硬多功能材料, 天然金刚石储量低且价格昂贵, 其中彩色天然金刚石在自然界中产储量极其稀少且致色机制较为复杂。高温高压法是制备金刚石的有效手段, 然而调控金刚石颜色获得可控的彩色金刚石, 仍面临极大挑战。本文通过对粉色、绿色天然和高温高压温度梯度法制备的金刚石进行一系列拉曼、荧光、红外和可见光吸收测试, 详细地研究其品质、缺陷随温度变化及致色原因, 发现彩色金刚石致色与电中性的N2V缺陷(H3)、剪切应力、塑性形变和NV0/NV-色心等因素相关。通过各种手段获得不同颜色的金刚石不仅是为了其欣赏及收藏价值, 其颜色的调控也有助于人们对金刚石形成机制的进一步了解, 为培育彩色金刚石提供新的参考。

由于待匹配图像存在视场差别且像素灰度存在非线性差异，异源图像在匹配过程中存在特征点稳定性弱、分布不均匀、匹配质量差等问题，基于此，提出了一种基于尺度不变特征变换（SIFT）算法的图像特征点匹配算法。首先，特征点检测时，在尺度空间设置权重系数对各层图片分别设置网格，并结合图像的相位响应强度图采用四叉树的方法筛选出均匀分布且稳定的特征点。其次，重新构建了描述子，并以标准化欧氏距离代替欧氏距离对特征描述符进行度量，采用双向匹配策略进行粗匹配。最后，以随机抽样一致性（RANSAC）算法进行提纯。实验结果表明，所提算法可以提取到异源图像间可靠稳定的特征，提高特征点匹配的准确性。

为满足煤矿井下复杂环境中围岩应力测量的实际需要，设计了一种变截面悬臂梁结构的光纤光栅压力传感器，并与等截面悬臂梁结构进行了对比。对其压力与光纤光栅漂移量的关系进行了推导；通过有限元方法分析了不同截面悬臂梁影响灵敏度大小的情况，确定了悬臂梁的尺寸；在此基础上应用数值分析和有限元分析探究了不同结构和材料参数对两种悬臂梁结构灵敏度的影响，同时与类似结构进行了对比分析。研究结果表明：设计时应选用固定端厚度相对较小、自由端厚度相对较大的变截面梁，最终选定的变截面悬臂梁厚度为固定端0.5 mm、自由端2 mm，传感器的压力灵敏度可达893.45 pm/MPa，是裸光纤光栅的294倍。在改变结构及材料参数后，变截面悬臂梁结构的压力灵敏度依然优于等截面悬臂梁，验证了传感器结构的合理性，能够满足煤矿巷道监测所需，并且在量程范围内具有良好的线性。

M1型巨噬细胞为经典活化型巨噬细胞, 可分泌多种促炎因子和趋化因子促进炎症的发展。我们前期研究已经证明, 630 nm发光二极管(LED)照射能抑制巨噬细胞释放炎症因子, 然而, 630 nm LED对巨噬细胞极化的调控作用及其分子机制尚不清楚。在本研究中, 我们评估了630 nm LED照射对单核细胞(THP-1)来源的M1型巨噬细胞极化的影响, 探讨了其对M1型巨噬细胞极化的作用机制。体外培养THP-1细胞, 用佛波酯(PMA)将其诱导成巨噬细胞。用脂多糖(LPS)和干扰素-γ(IFN-γ)处理巨噬细胞, 使其极化成M1型巨噬细胞, 极化的同时用波长为630?nm、功率密度为40.02?mW/cm2的LED对其进行照射。采用噻唑蓝(MTT)法、细胞计数试剂盒(CCK-8)法和乳酸脱氢酶(LDH)活性检测试剂盒检测细胞活力, 用实时定量PCR法检测M1型巨噬细胞相关因子mRNA的表达水平, 采用免疫印迹和细胞免疫荧光检测M1型巨噬细胞中STAT1的核转位。结果显示, M1型巨噬细胞经630?nm LED照射后, 其活性未受影响, 但M1型巨噬细胞相关因子干扰素调节因子5(IRF5)、趋化因子配体9(CXCL9)、CXL10、CXCL11 mRNA的表达水平显著降低, 并且阻滞转录因子STAT1向核内转移。综上所述, 630?nm LED照射可通过阻滞STAT1核转位抑制M1型巨噬细胞极化, 此研究可能对治疗巨噬细胞极化相关疾病提供新的思路。

为仿真现实场景中目标和干扰的光谱分布差异, 设计了一种基于双数字微镜器件(DMD,Digital Micro-mirror Device)的双通道、共口径、变焦光学引擎, 包括投影光学系统和两套照明光学系统.光学引擎以红外中波和长波柯勒远心光路分别直接照明两DMD靶面, 采用空间立体布局避免不同光路间干扰.设计结果表明: 照明光学系统的照度均匀性优于94%; 中波(3.7~4.8 μm)和长波(8~12 μm)内, 变焦投影光学系统在10 1p/mm处的调制传递函数(MTF, Modulation Transfer Function)值分别优于0.7和0.4; 系统畸变小于0.5%, 满足使用要求.

为了避免环境温度变化影响红外双波段目标模拟器的投影图像质量,对其变焦投影镜头进行了光机热分析。建立了变焦投影镜头的有限元分析模型,通过对非定常的热应力问题进行准静态处理,完成了有限元模型的热分析和静力学分析,并求解出整机随温度变化的位移云图。通过有限元数据转换算法将离散节点的坐标数据转化为矢高变形数据,利用Householder算法完成了基于Zernike多项式的镜面热变形拟合,并将拟合系数导入光学设计软件,得到了不同温度下变焦投影镜头的热分析结果。结果表明,当温度在10~30 ℃区间时,投影图像质量对整机的热变形不敏感。

以10 km观测高度探测4.5等星为例, 分析星点在600~1100nm谱段的辐射特性, 使用Modtran软件计算同谱段的天空背景辐射亮度以及大气透过率, 在信噪比阈值为5的情况下, 选择一组典型的光学系统参量.采用一块平面反射镜和石英球面镜系统设计了轻、小型化的光学系统, 该系统在600~1 100 nm宽光谱范围内全视场光斑形状接近圆形、调制传递函数接近衍射极限, 色差很小, 具有良好的成像质量.计算了地面环境下星敏感器的昼夜探测信噪比, 以信噪比阈值5对星敏感器的探测能力评估, 结果表明在白昼地面环境下可以实现2.5等G型恒星的探测, 在夜间地面环境下可以实现6等G型恒星的探测.

基于探测系统背景辐射特性及高空气球辐射特性, 建立了探测系统辐射接收模型.考虑大气传输、光学系统成像、探测器及其采样对辐射的影响, 精确计算了高空气球辐射及背景辐射在探测器焦平面阵列上产生的信号电子数, 推导出用于高空气球探测的信噪比.利用Modtran软件仿真计算了自身辐射、镜背景辐射、漫背景辐射亮度, 分析了复杂大气条件下的气球辐射特性, 及高空气球镜反射率、漫反射率与积分时间对探测系统信噪比的影响.结果表明: 采用光谱滤波技术, 在晴朗无云天气下, 可见光近红外(0.6~2.4)探测器适合高空气球探测;在复杂大气条件下, 长波红外(8~12)探测器适合高空气球探测;在积分时间为0.25s, 镜反射率为0.32, 漫反射率为0.68时, 或积分时间为1s, 镜反射率0.43, 漫反射率0.57时, 探测系统对高空气球探测能力最强.