基于COMSOL平台，设计一种沟槽辅助下双层阶跃折射率结构的四模掺铒光纤。通过对铒离子能级结构、稳态方程和速率方程的理论研究，利用Matlab软件搭建少模光纤放大器系统。利用模拟退火算法实现三层掺杂区域下的铒离子浓度的优化，以确保所设计的四模掺铒光纤放大器的增益特性。仿真结果表明：在纤芯泵浦方式下利用波长为1480 nm的泵浦光对1550 nm的四模式信号进行放大，得到的各模式信号平均增益为26.07 dB，模间增益差（DMG）为0.106 dB；对所设计光纤进行折射率容差分析，得到的平均增益为26.08 dB，DMG为0.34 dB。结果证明了所设计的少模光纤放大器的稳定特性，其具有广泛的发展前景和应用潜力。

提出并实现了一种工作在2050 nm波段的单纵模窄线宽掺铥光纤激光器。使用3个耦合器组成的新型复合双环腔抑制密集的多纵模，结合未泵浦的掺铥光纤（作为饱和吸收体），实现了激光的单纵模激射和窄线宽输出。实验结果表明：室温下，激光器的中心波长为2048.76 nm，光信噪比为68 dB。通过60 min的连续测量，得到激光的输出功率波动不大于0.15 dB，中心波长漂移不大于0.02 nm，证明了所设计的激光器具有良好的波长稳定性和功率稳定性。使用基于3×3光纤耦合器的相位解调系统对激光器的频率噪声特性进行测量，并进一步结合β分割线法测量线宽。当测量时间为0.001 s时，激光器的线宽为9.17 kHz。当频率高于1 MHz时，相对强度噪声低于-125.69 dB/Hz。该激光器在激光雷达和空间光通信系统中具有广阔的应用前景。

微波光子和光通信等应用对多波长高相干的光载波有巨大需求。针对传统方案中载波频差与噪声难以兼顾的瓶颈，本文介绍了基于共振泵浦的多波长共腔受激布里渊散射(SBS)激光技术。得益于共腔的激射结构、灵活的泵浦选择以及SBS对激光线宽的压窄效应，该技术在生成频差可控、频相高相关的低噪光载波方面具有显著优势。本文结合已有和最新实验结果，演示并验证了该技术在稳频低噪太赫兹载波生成、高速太赫兹通信、高效相干光通信等领域特定场景下的应用潜力。

针对现有目标跟踪算法对快速运动弱目标跟踪效果不佳的问题，提出了一种时空连续的多特征融合孪生网络算法。首先以全卷积孪生网络为基本框架；其次设计了一种从粗到细结合空间信息和语义信息的鲁棒性特征来表达快速运动弱目标，并添加了特征注意力；最后采用时空信息连续性模型对整体信息进行有效的更新，从而选定最佳跟踪目标。在快速运动弱目标跟踪序列中，与5种不同的特征选择及更新方式的算法进行对比，所提算法表现出良好的实时跟踪效果；并将所提算法与9种不同类算法和5种同类孪生网络算法进行了对比，所提算法综合性能表现优异。实验结果表明，所提算法具有较好的鲁棒性及实时性，能有效地对快速运动弱目标进行跟踪。

采用简单、绿色、低成本的方法合成石墨烯量子点（GQDs）一直是研究者们不断追求和探究的热点。本文首先采用简单、低成本的激光诱导聚二甲基硅氧烷（PDMS）方法成功制备出有缺陷的少层石墨烯, 然后再以所制备的石墨烯为碳源, 采用一步水热法成功制备出了分散性良好、横向平均尺寸约为6.67 nm、发稳定蓝色荧光的GQDs溶液。分别采用透射电镜（TEM）、拉曼光谱、紫外吸收光谱和荧光光谱对GQDs的形貌和荧光特性进行了表征。以硫酸奎宁为标准参考物, 计算所得GQDs的荧光量子产率约为6.3%。本研究提出的制备GQDs的方法具有简单、低成本、低污染的优势, 为石墨烯量子点的制备提供了一种新途径、新参考, 也为石墨烯量子点大规模商业化制备提供了潜力。

为满足诸如大型对撞机实验探测器研制、空间载荷量能器等大科学工程和新型医疗影像设备TOF-PET对闪烁体的筛选需求，对闪烁体的闪烁性能(发射光谱、光输出、能量分辨率、衰减时间、余辉以及符合时间分辨率等)进行了研究，并针对不同闪烁体样品的测试需求设计了一整套完整的无机闪烁体性能测试方案。在发射光谱测试中选择了不同的激发源进行对比测试，对能量分辨率与符合时间分辨等闪烁性能的测试条件进行优化，并成功应用于热门闪烁体掺杂铈的硅酸钇镥(LYSO:Ce)和钆铝镓石榴石(GAGG:Ce)的性能研究中，取得了较好的测试结果。

光照或成像条件等因素会引起图像间的非线性变化灰度差异,导致图像的匹配效果较差。针对该问题,提出了一种基于栈式自编码(SAE)网络和结合圆形、线形邻域的局部二值模式(CL-LBP)特征描述子的非线性变化灰度差异图像配准算法。首先,结合改进的局部纹理算子与区域特征提取CL-LBP特征描述子并进行匹配。然后,采用监督学习分类的方式消除误匹配。最后,通过SAE网络对构建的匹配表示进行训练,提取匹配表示的深度特征并接入Logistic分类层进行分类。实验结果表明,该算法对非线性变化灰度差异图像的匹配精度较高,且在实际海冰图像中的匹配效果也较好。

针对合成孔径雷达(SAR)图像中普遍存在具有相干斑噪声、流冰区域浮冰接触紧密及小碎冰较多等背景复杂问题,提出了一种基于背景抑制显著性检测的SAR流冰分离算法。首先基于图像的显著性检测,通过学习随机森林回归量得到初步显著性图;然后通过超像素构建图像区域并进行离散傅里叶变换,提取区域频域特征并计算卡方距离;之后对边界背景进行抑制,生成背景抑制模块图;最后将两阶段的图融合得到增强显著性图。在SAR海冰数据集上对所提算法、7种显著性算法及3种海冰分割方法进行对比实验。结果表明,所提算法可以有效检测出孤立浮冰,抑制背景区域。

针对二维光编解码接入网链路监测系统中多路距离相近用户信号叠加难以设置阈值的问题，提出了一种基于信号相关性的链路状态识别算法。该算法以正常信号为基准，对实时检测的信号进行信号相关性分析，根据带补偿自定义相关系数及系统的编码规则判断具体分支链路状态。搭建了32用户、3路等距实验系统,等距离链路断路个数为1时，相关系数为0.626 1；断路个数为2时，相关系数分别为0.342 1、0.386 5,均在阈值区间内。仿真结果表明，针对信号相关性而提出的自定义相关系数可以有效解决二维光编解码接入网链路监测系统中相近距离用户信号叠加问题。