透射散射成像中目标复原在生物医学、遥感和安防等领域备受关注。对在数字全息散射成像理论基础上构建的目标复原模型进行模拟仿真。针对模型中影响目标复原的关键因素，如激光光源的中心波长、目标尺寸、观测距离、散射介质特性和探测器的分辨率等进行系统仿真与分析。结果表明：激光光源的中心波长为635.5 nm，探测器的观测距离为50 cm、空间分辨率为512 pixel×512 pixel，散射片的均方根粗糙度为333 μm，均方根粗糙度接近的条件下选择高斯随机分布模型的散射片更利于目标物的复原。该研究为应用于透射散射成像中图像复原系统的快速准确搭建提供了依据。

基于傅里叶变换红外光谱仪干涉图的单边过零采样和非对称性，对Forman卷积法干涉图相位校正方法进行分析和改进。针对Forman卷积法相位校正过程中需卷积运算，硬件实现难的问题，应用三个快速傅里叶变换（FFT）运算实现线性卷积，节省运算时间。并通过仿真分析了小双边数据量、切趾函数、多次相位校正等对干涉图相位校正效果的影响。在以500 K的红外黑体为辐射源，获取红外光谱范围的大气吸收谱实验中，通过HgCdTe点探测器获取单边过零干涉图，采用改进的 Forman法对干涉图进行相位校正和光谱重建，经标定、归一化后的复原光谱，光谱分辨率为4 cm-1，波长误差比较小，有比较高的准确度。

为了探测敌方激光的来袭方向，开发了一种激光脉冲方向告警系统。该系统由光学模块、信号处理模块和显示模块组成，其探测范围为水平方向0°~360°，垂直方向0°~90°，角度分辨率30°，识别出波长为0.85，1.06和1.54 μm，脉宽不小于10 ns的激光脉冲，探测功率密度下限为1 mW/cm2，其探测概率达到98%以上，并可实时报警。与同类装置比较，该系统角度分辨率进一步提高，探测功率下限满足了实际探测距离为5~10 km的探测需求。

Wollaston棱镜阵列中各个子棱镜的结构角间的误差影响着光谱仪的性能。从干涉图的无缝拼接入手，推导了n元Wollaston棱镜阵列的最大光程差公式，以三元Wollaston棱镜阵列为例，分析子棱镜结构角误差对光谱分辨率的影响，通过干涉条纹光强公式构建干涉图样模型，利用Matlab软件编写相关程序，仿真了630nm单色光的复原光谱，分析结构角误差对光谱的影响。实验结果表明: 当子棱镜结构角误差大于10-3数量级时，光谱中将有伪峰出现，为Wollaston棱镜阵列的研制提供了理论依据。

基于气体红外光谱吸收原理， 设计了一款电调制非分光技术的红外瓦斯传感器系统。 该系统采用单光路双波长技术， 以红外LED光源IRL715、 防尘防水的吸收气室和热释电探测器件LIM-262组成光学探头， 利用有源滤波和差分放大电路实现信号调理， 采用二项式拟合瓦斯浓度-电压关系曲线， 实现了对瓦斯浓度的精确探测。 实验表明， 该传感器能够可靠检测5%范围的瓦斯气体， 灵敏度达到0.5%， 具有良好的一致性和适用性， 初步具备了工业应用的条件。

研究基于粗糙集核优化的支持向量机(RS-SVM)在红外光谱定量中的应用. 通过粗糙集分类的方法对多组分污染气体红外光谱对应的特征波长段进行核函数初始数据的优化, 再将优化后的核函数带入支持向量机, 从而将二维混合光谱信息投影到高维空间, 再进行单种气体浓度的反演运算. 通过采用LS-SVM和PCA-SVM两种典型的光谱数据处理算法作对比, 对五种混合气体各组分定量分析进行比较. 当光谱可分度高时, 三种方法的预测值都接近标准值, 平均误差接近于0.13; 而当光谱可分度低时, RS-SVM的预测值比前两种更精确, 且当待测种类越多时, 该方法精度和运算时间的优势越显著.

在静态干涉系统中, 采用电光调制可变折射率晶体LiNbO3做静态傅里叶干涉具的材料, 两侧分别加载相位相反的调制信号, 从而在不改变静态傅里叶干涉具尺寸的条件下提高光谱分辨率。 通过推导光程差函数与折射率调制度的函数关系, 计算得在折射率调制度为0.030的条件下, 比同尺寸干涉具光谱分辨率提高了16.7倍, 达到2.836 cm-1。 仿真结果表明折射率调制度会因波长增大而减小, 光程差函数会随干涉位置的增大而产生偏大的现象。实际探测过程中, 由于光谱范围500～1 100 nm相对较窄, 波长变化造成的光谱探测失真不大, 可以通过标定补偿, 所以应用该方法可以有效地提高静态干涉系统的光谱分辨率。Fourier Transform Spectrometer

为了在激光告警中实现全方位角度探测,并且在一定探测精度的前提下尽量使结构简单、稳定,提出了基于偏振编码的光纤天线的测量方法。该方法是通过在不同方向上放置不同起偏角的偏振片编码,再将各个方向的光纤耦合成一束,经准直透镜组射入解偏光路中,通过判断电路分析得到激光入射方向。在计算及仿真了经偏振片后激光能量的衰减,求解电路能检测到最弱激光的幅值与偏振衰减最大时激光引起的响应电流的幅值的关系,得到在激光角分辨率为30° 时满足探测要求。实验显示,在初始激光功率在20~150 mW 的条件下,每20°划分的偏振角度中设定最小识别电压为20 mV 时,满足全方位激光方向探测的要求。

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的原理， 通过对甲烷气体红外吸收光谱的分析， 设计了一套检测甲烷气体浓度的多点光纤传感网络。 该系统采用分布反馈式半导体激光器（DFB LD）作为光源， 高灵敏度、 低噪声的InGaAs PIN作为光电探测器， 结合空分复用技术复用了16个甲烷气体传感器， 采用滤波、 前置放大等电路对微弱信号进行处理， 经PCI数据采集卡采集各路信号后， 再用软件编写程序对采集信号进行快速傅里叶变换等分析。 研究表明， 该网络各传感器的灵敏度均达到200　ppm(μｇ·mL-1)， 长时间的精确度和稳定性均可满足实际要求， 单个传感器的响应时间小于2 s， 系统巡检一周的时间小于32 s。 通过理论分析得出， 该系统各传感器可放置于离地面20公里以上的矿井中， 且该系统可在多场合进行多点的实时检测。

为了同时满足大视场、实时探测的要求, 采用静态傅里叶变换干涉具,通过计算在－45°~45°范围内关于入射角度与相干条纹的光程差函数, 仿真结果显示,倾斜入射干涉具会造成干涉条纹变密、暗带增宽、探测波长偏移等结果.提出了一种采用双干涉具循环运算的激光方向、波长的求解方法.采用折射率为1.46、斜楔角度1°的静态傅里叶变换干涉具做实验.由试验结果可知, 每改变1°所对应的波长变化为2 nm, 应用该方法可以在较大视场范围内求解激光方向及波长信息.