空间外差拉曼光谱技术因其非接触、无损、快速、高稳定性和高光谱分辨率等特点，已经广泛应用于各个物质探测领域。由于复原光谱中存在荧光背景干扰，对样品进行定性和定量分析时需要对光谱进行基线校正。为了解决由拉曼峰引起的拟合基线抬升的问题，提出了一种改进的自适应迭代重加权惩罚最小二乘（airPLS）的基线拟合方法，即基于拉曼峰截断的airPLS基线拟合方法。该方法能够自动识别拉曼峰，并在对光谱进行拉曼峰截断后进行airPLS迭代拟合，以获得更准确的基线。使用仿真光谱和实测光谱进行验证，并与常见的基线拟合方法进行对比，结果显示，改进的airPLS基线拟合准确度显著提升，仿真光谱的基线拟合均方根误差优于0.0052。实测拉曼光谱的校正谱特征峰清晰可见，荧光基线趋势被有效去除，满足拉曼光谱数据处理的需求。

热红外图像中的人体目标易于观察显著性强，应用广泛，但受限于热红外设备的硬件，往往图像中的人体目标边缘模糊，检测效果较差，同时因为热红外的特殊成像原理，人体目标检测时极易受到发热物和遮挡物的干扰，检测的精度也无法得到保证。针对上述问题，本文提出了一种类 HED（holistically nested edge detection）的热红外显著性人体检测网络。网络采用类 HED网络形式，通过将不同比例的空洞卷积编解码模块进行残差相加形式，完成人体目标的检测任务。实验证明该网络可以有效地检测人体目标，准确地预测边缘结构，同时在发热物及遮挡物等环境下也具有较高的检测精度。

隧道能见度与行车安全有重要关系，对隧道能见度进行实时监测可以为隧道通风换气提供有力依据。基于透射法能见度检测原理，设计并搭建了一套能见度检测系统用于隧道能见度的自动检测。检测系统主要由激光二极管、分束器、硅探测器和信号处理单元等部分构成。采用高响应度硅探测器并设计了跨阻抗放大电路以满足在低能见度下测量需求。两硅探测器分别检测经光学路径衰减前后的光强并输出对应的光电流，信号处理电路对探测器两路输出进行放大滤波和A/D 转换后，反演出消光系数。使用固定透过率滤光片模拟隧道环境，在实验室环境下对该检测系统性能指标进行测试。实验结果表明：消光系数测量范围3.37 km-1～118.82 km-1，最大相对测量误差为8.4%，稳定性优于0.12 km-1。

硒化铅(PbSe)中红外探测器是CO气体检测仪中的核心部件,其响应率会随温度变化。对中红外探测器进行精确的温度控制 可以有效地改善系统稳定性,提高检测系统信噪比。首先分析了 PbSe探测器温度特性,根据CO检测仪设计指标提出了温控 系统的高稳定性要求;介绍了热电制冷器(Thermoelectric cooling, TEC)的工作原理;提出了基于温湿度控制芯 片ADN8830的温度控制方案并设计了输入电桥电路、TEC功放电路和PID补偿电路。根据设计方案搭建了实验测试系统 在室温环境下进行测试。测试结果表明:该温控系统应用于大气CO浓度检测仪器可在30 s内进入稳定状态,且1 min内 温度波动小于±0.02℃,优于CO检测仪1 ppm精度指标所需的温度波动不大于±0.1℃的要求。

基于“时间反演”的HOM干涉原理, 利用一个普通的分束器将Ⅰ类自发参量下转换过程产生的一对飞秒脉冲量级、简并单光子对完全分离, 分束效率最高可以达到92％。

设计了一套可以用来测量弱脉冲光时域噪声信息的平衡零拍探测系统，通过对本底光散粒噪声基准的测量分析了该系统的各项性能指标，并且对弱相干光脉冲进行了正交位相振幅分量的噪声测量。

多光子纠缠态是量子通讯网络中的重要资源，光与二阶非线性介质相互作用的自发参变下转换过程是目前制备多光子态较成熟的方案之一。尽管脉冲光可以提高非线性转换效率并简化通信协议，但是进一步增强光与介质间的相互作用对提高多光子的产生效率依然必要。设计了飞秒脉冲激光谐振腔系统，在不改变脉冲重复频率和频率梳结构的情况下，提高了下转换过程的参变增益，从而获得更有效的多光子态输出。与传统的脉冲光单次穿过晶体方案相比，单光子与双光子的产生率分别提高6.25倍和38.6倍。实验结果与理论分析基本一致。

利用自发参量下转换产生的信号光与闲置光光子对的动量关联特性可以实现量子鬼成像，有限的测量带宽限制了量子鬼成像的物像空间范围。本文利用飞秒脉冲泵浦I类非共线匹配的自发参量下转换过程产生关联光子对，从量子鬼成像出发，分析了实验过程中测量带宽对量子鬼成像所造成的影响，指出量子鬼成像的结果将受到测量所使用的滤波器线型的影响。最后，文章给出了利用滤波器线型归一化的修正方法，并给出了归一化修正后的量子鬼成像实验结果。

在理论上分析了飞秒脉冲泵浦的Ⅱ类共线的自发参量下转换信号光与闲置光光谱的分布特征。由于非线性晶体色散的影响,信号光与闲置光光谱分布不完全相同,且这种差异会随着泵浦谱宽的增加而加大。同时在实验上测量了Ⅱ类共线匹配的下转换信号光与闲置光的光谱分布。将理论分析与实验结果进行对比,变化趋势是一致的。本文对连续变量单光子探测中的模式匹配及光子对四阶干涉的条纹可见度等相关量子光学测量有一定的指导意义。

对单频光纤激光系统的输出噪声进行了测量和研究, 利用前置光电负反馈方法对光纤激光器的强度噪声进行了抑制, 调节反馈增益和延迟时间, 可以在不同的边频处接近散离噪声极限, 在分析频率6.0 MHz处抑制程度达到22 dB。