精准的大气能见度预报对空气污染治理、保障公共交通安全等方面具有重要意义。基于2019年12月1日至2020年9月23日国家气象信息中心观测的大气能见度站点数据，分别采用ConvLSTM模型和PredRNN模型对中国中东部地区的能见度进行12 h预报，并对这两种模型的预报结果进行评价。试验表明，PredRNN模型相对于经典的ConvLSTM模型在大气能见度预报、图像质量评价指标和预报指标上都有更好的表现。此外，分析还表明，相对于ConvLSTM模型，PredRNN模型对4000 m中等级别雾区预报效果随时间延长有明显提升。

磷化铟(InP)是一种重要的化合物半导体材料。InP由于性能优异，在高频电子器件及红外光电器件领域的应用日趋增多。目前，磷化铟器件的价格远高于砷化镓器件，其主要原因是磷化铟单晶成品率低，以及晶圆尺寸较小造成外延和器件工艺成本居高不下。增大InP单晶的直径对降低晶圆及半导体工艺成本至关重要。制备大尺寸InP单晶的主要难点是提高晶体的成品率和降低晶体的应力。目前行业内通常使用垂直梯度凝固(Vertical gradient freeze, VGF)法和液封直拉(Liquid Encapsulated Czochralski, LEC)法制备InP。 VGF法在制备6英寸(15.24 cm)InP方面鲜有建树， LEC法制备的晶体往往具有更高的应力和位错密度。本研究展示了半密封直拉(Semi-Sealed Czochralski, SSC)法在生长大直径化合物半导体材料方面的优势，采用数值模拟方法分析了LEC法和SSC法中熔体、晶体、氧化硼和气氛中的温度分布，重点分析了SSC技术的温度分布。模拟结果中，SSC法晶体中的温度梯度为17.4 K/cm，明显低于LEC法中的温度梯度28.7 K/cm。在等径阶段SSC法晶体肩部附近气氛温度比LEC法高504 K。根据模拟结果对SSC法热场进行了优化后，本研究得到了低缺陷密度、无裂纹的6英寸S掺杂InP单晶，证实了SSC法应用于大尺寸InP单晶生长的优势。

相位测量轮廓术因其简单低廉的特点被广泛用于光学三维测量领域，高精度的相位获取是测量的关键步骤。多频外差是相位测量轮廓术中常用的解包裹相位算法，针对多频外差解相位后产生的相位跳跃性误差，提出一种基于多频外差原理的相位校正方法。利用传统相移法和多频外差求出包裹相位和展开相位，针对展开相位中出现的跳跃性误差，通过展开相位对误差产生原因和误差位置进行初步确定，将多个频率的包裹相位进行对比，确定误差是否真实存在，对出现误差的像素点进行修正得到新的展开相位。实验结果表明：在对表面形状规则的物体测试时，展开相位光滑无跳跃性误差，表面三维重建无异常凹凸区域，实现了对解相位中跳跃性误差的消除，验证了该校正方法的有效性。

多光谱成像是无创观察生物组织的有效工具，提高光源的辐照均匀性将更有利于准确获取病理组织的多光谱数据。提出基于积分球的多光谱均匀光源系统，为生物组织的多光谱数据采集提供均匀辐照。基于蒙特卡罗光线追迹法对积分球腔体的取位方式进行选择，并对腔体大小、LED布局、积分球输出槽尺寸进行了优化，以确定结构模型的最佳参数；根据优化参数构造了集成11种窄波段LED的实例进行了光学性能验证，实验结果证明所有波段都能在输出槽的主要部分区域实现2%辐照度不均匀性分布；研究了该系统的宽光谱兼容能力，实验结果表明，光谱在输出槽的最大均方根误差为3.74%，具有良好的宽光谱兼容能力；最后，基于所提出的系统进行了静脉可视化测试，用光纤拓展了系统内窥镜的兼容性，并以此探讨了口腔内部牙齿表面病理情况。该系统的多功能性和均匀性在生物医疗图像采集中具有潜在的应用价值。

相移数字全息技术将相移技术与数字全息技术相结合，为微观物体的三维形貌和折射率分布检测提供了一种快速、无损、高精度手段。与离轴数字全息相比，相移数字全息采用同轴光路，可以充分利用CCD相机的空间带宽积。然而，传统相移数字全息需要依次记录多幅不同相移量全息图，才能消除零级像和共轭像，再现出无混叠的相位/振幅图像。同步相移又称瞬时相移，可在同一时间得到多幅不同相移量的干涉图样，克服普通相移干涉不能实时观测的缺点。介绍了相移的概念和实现方式，基于多CCD记录、像素掩膜、平行分光的三种同步相移技术，对同步相移数字全息在生物医学、流场测量、表面形貌测量、微纳器件检测等领域的应用进行综述，为从事同步相移数字全息技术及其应用研究的学者提供有益参考。