随着红外测温技术的快速发展, 红外测温仪在**及民用领域得到广泛应用, 对测量准确度的要求提升到了新的高度。 面源黑体辐射源作为非接触测温设备校准的核心装置, 近年来受到广泛的关注。 发射率是描述辐射源性能的重要指标, 目前缺少黑体表面形貌对发射率影响的研究。 面源黑体发射率主要由表面凸锥结构和涂覆涂层决定。 为设计出高发射率面源黑体, 以具有凸锥结构的面源黑体为基础模型, 引入间距及涂层结构, 建立具有不同表面结构参数、 单元间距及涂层厚度的面源黑体模型, 设置基底材料为石墨, 涂层材料为氮化硅, 通过有限元软件得到仿真模型的反射率, 利用反射率反演得到其发射率, 绘制3~14 μm范围内的光谱发射率曲线; 研究面源黑体表面的电场分布情况。 分析结构单元的宽高比、 涂层厚度和结构单元间距等参数对发射率的影响。 结构单元高度与发射率成正比、 较窄的宽度对发射率有优化作用, 发射率随宽高比的减小而增大。 涂层结构改变了光谱发射率的下降趋势, 在11 μm后发射率上升, 发射率随厚度增加而增大; 单元间距变化与发射率成正比。 设置初始面源黑体单元结构高度为10 μm、 宽度为1 μm, 在该模型上依次添加2 μm涂层及2 μm间距结构, 进行仿真计算。 优化后黑体辐射源在长波段具有优势, 在3~14 μm波段内光谱发射率稳定, 最低值为0.966; 电场分布图表明了三种结构因素对面源黑体表面能量的影响, 优化得到的模型参数可用于面源黑体的实际制造。 仿真结果表明较小宽高比、 较厚涂层、 较大间距具有提高发射率的能力, 为制造高辐射性能面源黑体辐射源提供了理论参考。

膜生物反应器（MBR）具有出水水质好, 占地面积小, 污泥产率低等优点, 但在系统运行过程中膜组件一旦破损将会直接影响系统的出水水质。 以荧光发射光谱响应作为技术手段, 研究了中空纤维膜生物反应器（HMBR）工艺中膜丝纤维破损率、 污泥浓度、 膜组件破损响应时间等指标对于膜完整性监测方法的影响。 结果表明, 采用中空纤维微滤膜组件的MBR处理能有效截留污水中的类蛋白质物质（C1）, 而对类富里酸物质（C2）, 类腐殖酸物质（C3）截留性能较差。 基于此, 提出主要以Ex/Em为230/335 nm的紫外区类色氨酸物质荧光峰作为检测指标, 以荧光截留变化指数（fi）作为膜组件完整性的判定方法； 以Ex/Em为330/415 nm的类腐殖酸荧光峰与紫外区类色氨酸物质荧光峰比值变化作为参比指示因子（Ri）, 用以指示系统检测结果的准确性。 针对最低检测精度θ, 发现MBR内污泥浓度对于膜组件破损的基准判定存在影响。 不同污泥浓度的MBR-1池至MBR-5池荧光截留变化指数fi分别为12.4%, 3.7%, 13.9%, 15.9%和15.8%, 参比指示因子Ri分别为1.87, 1.92, 1.35, 2.19和2.69均大于最低检测精度下的指示因子Rθ, 可有效反映膜组件破损情况。 随着膜组件中膜纤维破损根数的增加, 荧光截留变化指数fi随之增加, 并且在膜组件运行时可快速识别破损信息, 响应速度快。 同时发现随着MBR运行时间的延长, 污泥会通过膜组件破损处进入膜丝形成堵塞, 出现自修复现象。 破损后运行约80 min, 除紫外区类色氨酸的泄漏的信号响应外, 荧光强度趋于稳定。 对比实验发现荧光截留变化指数fi与颗粒计数器检测结果基本一致。 因此, 基于荧光光谱响应的发射光谱扫描技术检测MBR中膜组件的完整性在响应时间、 反馈精度上表现出良好的性能, 且操作方便快捷, 对于检测水样的预处理要求低, 能够实现对大型MBR系统众多组件的分散式检测, 具有良好的实用性。

通过溶胶-凝胶法制备了Er3+、Yb3+和Gd3+共掺杂的Y2O3、Lu2O3荧光粉, 并研究了其上转换发光和温度敏感特性。在980 nm激光激发下, 样品辐射出明亮的绿光、红光和弱的紫外光。并讨论了紫外区Er3+→Gd3+的能量传递。利用荧光强度比方法研究了基于Er3+的2H11/2和4S3/2两个热耦合能级在313～573 K范围内的光学温度传感特性, 当Gd3+离子掺杂浓度为10%时, 样品的灵敏度最大为0.005 91 K-1。

在r面蓝宝石衬底上, 采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法高温生长了未掺杂非极性AlGaN半导体薄膜, 在此基础上制备了金属-半导体-金属(MSM)结构的紫外探测器。系统研究了在AlGaN半导体薄膜表面分别磁控溅射SiO2纳米颗粒与SiO2钝化层两种钝化手段对非极性AlGaN-MSM结构的紫外探测器性能的影响。实验结果表明: 磁控溅射SiO2纳米颗粒钝化或SiO2钝化层两种手段都能提升AlGaN-MSM结构紫外探测器性能。暗电流测试表明, SiO2纳米颗粒和SiO2钝化层可使器件暗电流下降1~2个数量级, 达到nA量级。光谱响应测试发现, 在5 V偏压下, 探测器在300 nm处具有陡峭的截止边, 这表明其具有很好的深紫外特性, 光谱响应提高了103倍, 紫外可见抑制比高达105。

研究了基于腔外螺旋相位调制获取高峰值功率飞秒准径向偏振光的方法, 结果表明该方法所产生的并非完全纯净的径向偏振光, 其径向分量决定了聚焦后纵场的分布, 而径向和角向分量共同影响了横场的分布.根据Richard-Wolf矢量衍射理论模拟得到不同纯度下的少周期飞秒准径向偏振光在焦点附近的电场的时空矢量分布, 发现其具有中心对称和震荡衰减特点, 载波包络相位将对聚焦场的矢量时空分布产生显著影响, 从而对飞秒脉冲与电子在聚焦场中的相互作用产生影响.研究结果可为进一步的激光粒子加速分析以及偏振转换器的设计提供依据.

在观测星数量较少时，匹配星数和边界距离的判定条件达不到网格法要求，同时由于网格法算法本身的原理局限，造成识别率明显下降。针对此问题提出一种改进的网格算法，在保证稳健性的前提下，有效提高星点识别率。实验结果表明，采用该算法，在星点数量少于10 颗的条件下，星点识别率从传统网格算法的95%提高到99%。同时，针对星图中未识别和误识别的星点进行的分析，能够为今后网格识别算法的进一步改进提供帮助。

利用F7000荧光分光光度计测得橄榄油等几种食用油及其煎炸油的三维荧光光谱,并用提高峰值阈值等算法进行分析.分析发现:不同品种食用油的三维荧光等高线图差异明显,具有指纹特征性;同一种食用油经过不同时间高温加热后的三维荧光光谱存在荧光等高圈中心波长红移、峰值强度减弱趋势.利用吸收光谱法测得同一种油加热不同时长油样的透射光谱并进行比对,发现差异性不明显.实验表明:食用油的三维荧光光谱指纹特征可用于食用油品种的鉴定,根据其荧光峰值强度大小、中心波长位置可以实现食用油品质的定性分析.

建立聚焦数值模型, 分析少周期径向偏振光聚焦光场的强度以及电场矢量方向周期性变化规律, 对比无啁啾少周期径向偏振光脉冲及连续光束聚焦光场的时空电矢量及强度分布.结果表明, 光强从聚焦光斑中心处向四周迅速减小且振动方向周期性变化; 在相同能量下, 相比于连续光, 脉冲光的聚焦光斑更小, 峰值功率更强; 通过控制光程, 无啁啾少周期径向偏振光束聚焦场的前向电场强于后向电场, 适合于激光电子直接加速.该结果对指导利用少周期径向偏振光进行激光电子直接加速的方案设计及超快显微成像和超快探测具有参考意义.

以飞秒激光器为光源, 搭建记录测量聚焦光斑的光学实验系统, 研究飞秒径向偏振光紧聚焦特性.数值模拟表明当物镜数值孔径为0.9, 波长为750 nm时, 线偏振光和径向偏振光焦斑的最小半高全宽分别是1.3 μm和1.0 μm.实验中, 使用全息干板作为记录介质, 记录和测量微小的聚焦光斑, 并通过精密电动平移台实现几十纳米量级步长的移动, 获得精确焦平面处的聚焦光斑.测量结果表明, 线偏振光和径向偏振光焦斑的最小半高全宽分别是4.6 μm和2.9 μm.在高数值孔径聚焦条件下, 径向偏振光可以获得比线偏振光更细锐的聚焦光斑.

为了突破传统电子稳像和机械稳像技术在处理速度、精度等方面的局限性, 提出基于光学相关器的稳像技术, 旨在实现对高速视频的实时高精度光学稳像。系统使用光学联合相关变换的方法, 提取视频前后两帧变换后的相关峰, 给出两帧的位移差值, 通过改进后的补偿算法进行实时稳像。基于光学相关器的光学稳像器能够实现平移和旋转稳像, 通过仿真和实验分析, 平移稳像的精度可以达到±0.1个像元(改进补偿算法后可达±0.04个像元), 旋转稳像的精度可达0.1°。