激光诱导击穿光谱(LIBS)具有样品无需预处理, 操作简单, 分析快速等优点, 已在多个领域获得应用。 实验搭建了飞秒激光诱导击穿光谱(Fs-LIBS)装置, 使用波长800 nm, 脉宽100 fs的飞秒激光器作为激发光源, 门控ICCD作为检测器。 LIBS用于检测静态液体时会发生液体波动飞溅等问题, 信号较差, 该实验以液体射流的方式进样, 以NaCl标准溶液为模型体相, Na(Ⅰ) 589.0 nm为分析线进行测试。 该实验采用时间分辨LIBS的方法, 考察了飞秒激光作用于样品后的LIBS发射光谱随时间的演化, 发现在激光脉冲作用于样品表面40 ns后Na原子发射谱线达到最强, 信背比也同时达到最大值。 表明飞秒脉冲激发的LIBS可以通过时间分辨, 有效消除宽带背景发射的影响, 更高效地对样品中的待测目标进行检测。 研究了激光激发功率、 ICCD门宽、 激光焦点到样品表面距离等实验条件对LIBS信号强度和信噪比的影响, 并优化了实验参数。 在延迟时间40 ns、 激发功率100 mW、 门宽5 μs、 焦点位于样品前表面的最佳实验条件下, 测试了海水样品的LIBS光谱和Na含量, 检测了不同浓度NaCl标准溶液, 并绘制了Na(Ⅰ) 589.0 nm的定标曲线, 得到NaCl标准溶液中Na元素的检测限为0.98 mg·L-1。 实验结果表明, LIBS技术满足快速、 实时检测元素的要求, 可以用于研究等离子体动力学演化过程, 实现元素的定性和定量分析。

首先推导了角度失配情况下的相干效率, 然后对最优相对孔径与相干效率的关系以及相干效率与失配角的关系进行仿真, 最后对本振光离焦对相干效率和接收视场的影响进行评估。结果表明, 理想情况下相干探测的天线口径与接收视场成反比, 而且本振光离焦情况下的接收天线总体性能不会优于同等有效相干效率下的小口径接收。研究结果可为相干探测系统与光电系统性能指标的匹配设计提供理论依据, 同时对相干探测的接收光学系统设计、装调和测试具有重要的指导意义。

为了在按摩、针灸等中医相关诊疗过程中, 高效率定位中医按诊所需腧穴。结合单目视觉标定与定位原理, 提出了一种基于三维坐标系之间转换矩阵求取的中医诊疗机械手坐标定位和转换方法。通过进行相机标定得到相机内参数并建立相机三维世界坐标系, 再基于可粘贴于机械手任意固定位置的自定义标签图像建立相机三维世界坐标系与机械手坐标系的转换关系, 通过三维坐标点建立齐次方程, 求解出最优齐次旋转矩阵(R)以及平移向量(T)。将RT齐次矩阵作为两坐标系的关键转换矩阵, 通过数学运算点坐标数据和最优转换矩阵即可得到坐标点在基于标签平面所约定坐标系中的三维坐标, 有助于完成机械手按诊位置的空间坐标转换和精准定位。以六芒星图为标签图, 基于所提出的方法, 通过仿真实验验证了本文所提方法有效性和准确性。

无透镜计算显微成像是一种低成本、高效的成像技术。这种成像方式具有大视野、高通量的特点，能够实时地对细胞进行无标记成像。提出了一种轻量化网络模型(Depthwise-ResNeXt)，将该神经网络与无透镜计算显微成像进行有机结合，实现了实时准确的细胞分类。使用SUM、MCF10A、ECa109、CL-1四种细胞作为分类数据，Depthwise-ResNeXt对这四类细胞的分类准确率达到92.8%，参数量仅有806 kB。该网络证明了神经网络与无透镜计算显微成像在细胞分类领域相结合的可能性，并大大降低了神经网络在细胞分类方面的应用成本。

激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果。首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求; 然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析; 最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出。试验结果表明: 通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064 μm和1.57 μm双波长激光输出。

首先分析了不同激光线宽情况下激光相位噪声的特征；然后针对激光相位噪声对相干激光雷达探测性能的影响建立理论模型；最后采用统计仿真试验的方法, 针对脉冲式和调频连续波两种典型的相干激光雷达, 进行激光相位噪声对相干激光雷达性能影响的仿真研究。研究结果表明:对于脉冲光的情况, 探测性能受相位噪声的影响与探测距离的关系不大, 无需要求探测距离在相干长度之内;而对于调频连续波的情况, 探测性能会受到相位噪声的影响较大, 应保证探测距离比相干长度小一个量级。

依据漫反射目标探测的信号与噪声的统计特征, 对相干激光雷达的探测信噪比、接收灵敏度等关键参数进行仿真分析与研究。结果表明, 接收灵敏度与探测概率和虚警率性能要求密切相关, 同时也会受到目标速度动态范围以及所选取的波长的影响, 采用多次探测的方式对接收灵敏度有明显的提升作用。研究结果对相干激光雷达的总体设计具有重要意义。

套孔法是机载激光探测系统在装调和检验过程中应用最为广泛的发散角测量方法之一。在实际测量过程中,光束质量、功率计灵敏度以及光阑定位精度等因素会造成发散角的测量值与真实值之间产生误差。为了分析误差产生的原因, 采用激光的传输变换理论, 分别针对测量过程中上述因素对测量准确度的影响进行仿真分析。研究结果可为发散角测量过程中光阑直径、透镜焦距、功率计灵敏度、光阑定位精度等关键参数的确定提供依据, 从而降低测量误差,提高测量精度。

介绍飞秒激光时空聚焦技术的基本原理，回顾了该技术在改善飞秒激光加工的分辨率、抑制加工过程中的非线性效应以及提高材料加工质量等方面的应用。重点讨论了脉冲前沿倾斜(PFT)、光强平面倾斜等时空聚焦飞秒激光脉冲的独特光场特性及其对材料加工产生的影响。介绍了时空聚焦技术在强场物理领域中的应用，并对该技术的适用范围进行了讨论。最后对该技术的特点和应用进行总结，并指明了未来的研究方向。