由于近红外光对于大多数生物样品具有较高的穿透深度, 因此近红外光谱技术广泛用于生物医学、化工、食品安全以及农产品等领域的无损检测, 但是多局限于生物样品的光学性质测量, 即光吸收测量.利用最新研制的近红外光扩散相关谱系统和采用脂肪乳作为生物样品的替代物, 同时测量了国产30%脂肪乳的光学特性和动态特性, 约化散射系数约为303 cm-1, 吸收系数约为0.037 cm-1, 30%脂肪乳稀释为0.85%(体积比)浓度后的布朗扩散系数约为8.40×10-9 cm2/s, 根据Stokes-Einstein关系可推算出脂肪乳的颗粒半径约为253 nm; 研究了脂肪乳随时间演化特性, 在七天时间内约化散射系数上升106%, 布朗扩散系数下降到63%, 研究表明利用近红外扩散相关谱系统的光强衰减可以获得生物样品的光学特性(约化散射系数和吸收系数), 利用光强随时间的波动可以获得生物样品的动态特性(布朗扩散系数), 因此能够更加准确的测量生物样品的性质变化, 为生物样品检测提供一种新的技术手段.

爆轰物理、冲击波物理、强激光等众多领域均提出了对多个目标同时进行测速的要求, 从而急需研制多点测速系统。论述了光子多普勒测速的工作原理和光路结构, 计算了整个光纤链路上的功率变化, 分析了多点光子多普勒测速系统最大通道数量的各个影响因素及影响程度。根据分析结果, 研制了一套八通道光子多普勒测速样机, 可对8个测点进行同步测速, 并进行了爆轰加载金属飞片和粒子的验证实验。实验结果表明, 在测试条件逐渐恶化, 探头接收效率逐渐降低的情况下, 样机对单个或多个运动目标均达到了较好的速度测量结果, 获得了信噪比较高的待测目标速度曲线。研究结果对于深入探索多点激光测速技术及其应用极具参考意义。

由于传统方法在脑疾病治疗方面的局限性, 低照度光疗法越来越受到重视。低照度光疗法利用波长在600 nm-1 100 nm的低功率激光或者准单色光以非破坏和非热行为来调制生物过程, 用于促进伤口愈合, 抑制感染、水肿以及减轻疼痛等。近来, 研究者进行了大量低照度光治疗脑损伤疾病方面的实验, 研究对象从细胞、动物模型到人类, 病症从卒中, 急性脑创伤到慢性脑损伤以及神经退行性病变等。研究结果表明, 低照度光疗法有可能应用于脑部损伤疾病的治疗。介绍了低照度光疗法的机理、应用, 并对低照度光疗法的治疗参数, 包括治疗窗口、波长以及剂量等进行了回顾。

针对窗口傅里叶变换和连续小波变换方法对于低速缓变过程速度分辨不足的缺点，提出了一种基于傅里叶变换的位移模式数据处理新方法。该方法不是通过分析信号频率获得速度，而是采用改进的傅里叶变换方法直接分析信号相位得到位移，进而求导得到速度信息。用新方法对电炮平面碰撞实验数据进行处理，很好地反映了铁样品的低压弹塑性过程。新方法不仅充分利用了原始数据的信息量，而且在低速段具有较高的速度分辨能力，可以作为窗口傅里叶变换方法和连续小波变换方法的有益补充。

采用波长1064 nm, 功率为1 W的种子激光实现了两路光纤激光的相干合成, 采用了两只保偏光纤准直器接收两路光干涉信号, 与利用透镜直接把干涉信号会聚在探测器上相比, 这种耦合方式得到的光干涉信号的条纹对比度更高。对相位噪声以及相位噪声的带宽进行了研究, 结果表明, 相位噪声由电信号串扰以及环境扰动产生。通过人为拨动光纤来增加相位噪声带宽, 当相位噪声带宽增加时, 相位控制精度下降。提出了提高相位控制精度的方法, 实验获得了桶中功率为21.3%、斯特列尔比为79%、相位控制精度为0.008λ的相干合成效果。

对差分干涉计算机层析技术诊断激波加载下气柱界面不稳定性的可行性进行初步理论和实验研究。针对有限投影数的联合代数重建算法，提出了一种新的投影矩阵计算方法，采用特定投影方向，各投影方向具有不同采样间隔。投影方向的对称性和投影线的规律性使计算过程大为减化。用该重建算法对气柱密度场进行数值模拟，结果表明4方向投影能够重建激波作用下气柱演化初期的体密度场，8方向投影基本能够重建演化中期的体密度场。用差分干涉系统对激波管气柱进行3方向诊断的实验结果表明，差分干涉计算机层析技术用于激波冲击下的气柱不稳定性密度场诊断是可行的。

为了探索和发展瞬态激光干涉测量技术，本文从理论上对激光差频干涉测速度技术进行了分析，并对该技术的应用基础和发展前景进行了剖析.基于对该技术中关键技术的分析、讨论，提出了时分复用激光干涉测速技术的概念.充分利用了激光差频干涉测速技术中的延迟时间τ，在时间段0~τ和τ之后，激光干涉分别体现的是测位移技术和测速度技术，从而可较好地确定冲击与爆轰等物理过程中的第一冲击前沿的速度值(解决条纹丢失的不确定性); 同时在硬件要求不太高(降低对记录用示波器等的带宽和采样率的要求)的情况下，保证有较高的速度测量上限.结合爆轰与冲击物理过程特性的考虑，通过选择合适的干涉测试技术参量，设计并建立了光纤时分复用激光干涉测速系统，进行了时分复用激光干涉测速技术的初步应用研究，获得了较好的应用结果，从而验证了该技术的有效性.

针对冲击波物理与爆轰物理等研究领域中对高速运动物体进行连续速度测量的需求，设计了一种全光纤速度干涉仪.该干涉仪采用单模光纤作为光传输和延迟元件，对t和t－τ两个时刻由于速度变化而引起的多普勒差拍信号进行检测.由于两个时刻的两束光信号对应的待测物体速度变化不大，因而两者几乎有相等的频移量，从而大大降低了差拍信号频率.并且，通过光纤长度的改变，灵活调节条纹常量（τ值），使差拍信号频率不超过记录系统的带宽，从原理上解决记录系统响应带宽受限问题，拓展测速的上限.单模光纤的采用，对漫反射光起到了较好的选模作用，使干涉仪实现了对漫反射靶的测量.实验设计了1.5 m·s－1和150 m·s－1两种条纹常量，对低速过程的霍普金森杆实验和高速过程的激光驱动实验分别进行了测试，取得较好结果，证明了该干涉测试技术的有效性.

提出了基于光学多普勒效应和外差方法设计的可判向光纤位移干涉仪,装置采用光通信行业中已经发展成熟的器件,主要有带尾纤的半导体激光器、1×2 光纤耦合器、三端口环形器、光纤探头、3×3 光纤耦合器、探测器以及示波器等构成。在原有结构的基础上,增加了光纤放大器和光纤滤波器,大大提高了信号光光强。结合李萨如图形给出了可判向光纤位移干涉仪的信号处理方法。利用该干涉仪测量了压电陶瓷的振动,实验表明能够测量的最小振动峰峰值为0.43 μm,并根据实验分析了干涉仪测量微位移的一些制约因素。研究表明,制约干涉仪测量微位移能力的主要因素是3×3 光纤耦合器的非理想性,如3×3 光纤耦合器输出干涉信号的位相差不恒定。

首次从理论上分析基于单模光纤的位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的相位误差,包括来源和大小及其与系统各参量的关系。计算了光束从光纤出射,经漫反射面反射,再耦合进单模光纤的光场表达式。结果表明,相位误差的来源包括两部分:光束传输衍射效应及漫反射面表面的随机相位特性。由相位误差引起的位移和速度相对误差都在10^-6量级,并且同时采用VISAR和光纤位移干涉仪来测量爆轰加载下铜飞片的速度轨迹。实验结果表明,单模光纤位移干涉仪的实际测量精度可以和VISAR相当,证明了单模光纤位移干涉仪用于高速漫反射面速度测量的可行性。