设计了一种基于啁啾光纤布拉格光栅的新型加速度传感器,该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪及光电探测器组成.导出了啁啾光纤布拉格光栅的反射谱带宽与加速度的关系;通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽或检测光电探测器输出的电压,即可获得加速度的大小.实验结果表明,该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽及光电探测器输出的电压对温度变化不敏感,且在0~700 m/s2测量范围内,反射谱带宽与加速度间具有良好的线性关系.由于反射谱带宽展宽造成了光纤布拉格光栅反射率的降低,因此光电探测器输出电压的线性响应范围只能达到0~35 m/s2,带宽和电压灵敏度分别达到0.005 6 nm·m-1·s-2和0.785 6 m V·m-1·s-2.

为了研究噪声光对位置敏感探测器测量准确度的影响, 首先对3种噪声光进行了描述, 然后运用方差分析法建立了位置敏感探测器测量准确度的数学模型, 并对系统的误差进行了分析。结果表明, 实验数据和计算数据是一致的, 此实验结果证明了该数学模型的正确性。

设计了一种基于光纤布拉格光栅啁啾效应的磁场传感器, 导出了光纤布拉格光栅的反射谱带宽与磁感应强度的关系。传感器工作时, 磁场中的圆盘形软铁受到通电螺旋管线圈磁场力的作用, 引起矩形悬臂梁变形, 从而导致粘贴在悬臂梁侧边的光纤布拉格光栅的反射光谱带宽发生变化; 利用光谱分析仪, 通过检测光纤布拉格光栅反射谱带宽的变化量, 即可得到被测磁场磁感应强度的大小。当光谱分析仪的分辨率为0.001 nm时, 可测量磁感应强度为6~70 mT。实验结果表明: 该光纤布拉格光栅反射光谱带宽的变化量对温度变化不敏感, 当温度从0℃变化到45℃时, 3 dB带宽的变化小于8 pm。实验结果和理论分析一致, 表明该方案切实可行。

夜暗环境下，为了弥补人眼在能量、光谱和分辨能力等方面的局限性，利用雪崩光电二极管作为探测元件构建了光子计数成像平台。借助该平台设置环境照度为10-4 lx，采样时间分别取10 ms、2.6 ms和780 μs，探测到了目标采样点的光子数，从而得到了三组反映目标特征的光子计数图像序列。根据对探测目标判断的程度，应用多帧累加处理方法，可以在保证成像平台具有较高帧频的条件下，选择合适的累加帧数以实现对目标不同等级的探测。

设计了一种基于啁啾光纤布喇格光栅的新型液位传感器，该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪组成。导出了啁啾光纤布喇格光栅的反射谱带宽与液位的关系；通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽，就可以得到被测液位的高度。并对设计的传感器系统进行了实验验证，实验结果表明，该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽对温度变化不敏感，且在测量范围内，反射谱带宽与被测液位间有很好的线性关系。

在分析四象限位置敏感器件（4QPSD）结构及特点的基础上，利用该器件作为核心探测器，设计了一种光电探测系统，对高分辨率横向位移的探测进行了研究。系统主要包括LED光发射、光接收、信号处理和显示等部分。LED发射的光束经聚焦透镜汇聚后射向反射镜，反射光聚焦到一个4QPSD上，经线性化的信号处理电路处理后，可实现高分辨率横向位移的测量。实验证明：横向位移测量稳定性与精度与测量距离无关，系统的误差主要来自反射镜反射的非均匀性。

阐述了半导体光电位置敏感器件双层结构、特点, 在此基础上, 利用三层前置反馈网络对光电位置敏感器件的空间非线性以及畸变产生的机理进行了分析, 尤其是对在位置敏感器件边缘的非线性作了分析研究; 提出了一种适于位置敏感器件的敏感前置放大器电路和产生双极脉冲的分光滤波器; 通过实验模拟, 验证了上述理论和方法的正确性, 并对双层结构的位置敏感器件在精密探测中的应用作了展望。

采用时域法中的时间相关单光子计数方法记录荧光寿命, 时间相关单光子计数采用多波长通道同时记录荧光光子数, 可以提高计数效率和信息量, 还可以在稳态图像中分离不同荧光团, 形成4维图像。并采用多光子激发技术, 利用长波长光源发出的两个或多个光子可以激发出一个短波长的光子。多个光子必须几乎同时到达激发点, 才能提供被激发分子足够的能量以产生荧光。多光子激发波长较长, 生物组织对其散射减小,因而可以穿透到更深层的组织,从而提高荧光成像深度和空间分辨力, 并减少对活体样品的损伤。

CCD芯片的驱动系统是数字航测相机的核心部分,它关系到整个相机的性能和技术指标.介绍了高分辨率全帧CCD芯片FTF4052M的内部结构和驱动时序,采用集成芯片设计了该CCD芯片的驱动电路并应用于数字航测相机系统,其中包括驱动电路的时序设计和所需偏置电源的设计.集成芯片SAA8103为驱动CCD芯片提供脉冲信号,与TDA9991协调工作产生CCD垂直行驱动时钟,与74ACT04芯片配合产生驱动CCD芯片的水平像素转移时钟.实验结果表明,此CCD驱动系统采用大规模专用集成芯片进行设计,具有性能好,功耗低,体积小的优点,能够输出两路CCD电压信号,数据输出速率达2帧/s,满足了数字航测相机系统的设计要求.