用近红外光谱法实现嫩, 中, 老三种炼蜜含水量的快速测定及不同炼制程度蜂蜜的快速分级。 过程化控制是中药质量稳定的关键因素, 但由于检测手段的滞后而无法实现, 因而影响中药质量。 蜜丸是具广阔应用市场的剂型; 炼蜜工艺是影响蜜丸质量的关键工序; 在炼蜜过程中, 蜂蜜从嫩蜜炼制到中蜜仅需几至几十秒, 变化迅速, 传统检测手段不能对蜂蜜炼制过程进行实时监测, 进而无法保证炼蜜质量的均一性。 力求采用近红外光谱法(NIRS)对炼蜜过程进行实时检测, 准确控制嫩蜜、 中蜜的炼制程度, 并对其含水量进行定量测定。 实验通过Rudolph折光仪测定不同炼蜜的含水量, 并快速测定样品的近红外光谱, 结合偏最小二乘法(PLS)建立并优化88批炼蜜水分的定量模型, 利用校正模型决定系数(R2)、 校正模型均方根误差(RMSEE); 内部交叉验证决定系数(R2), 内部交叉验证均方根误差(RMSECV); 预测模型的相关系数(r)、 预测均方根误差(RMSEP)对校正模型进行评价, 其中RMSECV主要用来筛选建立模型的最佳主成分数, RMSEE和RMSEP分别对所建立校正集和验证集进行误差分析。 同时采用鉴别分析法建立定性模型用来区分炼蜜等级。 经不断优化, 图谱经矢量归一化法(SNV)预处理后, 在7 201.2~5 446.2 cm-1波段内选取9个主成分建立水分模型。 建立的最佳模型中, 校正集R2, RMSEE分别为99.43, 0.299, 内部交叉验证R2, RMSECV分别为99.05, 0.348; 预测集R2, RMSEP分别为98.19, 0.347; 定量模型显示, NIRS可快速、 准确、 无损的对炼蜜含水量进行测定。 同时按照含水量测定结果对炼蜜嫩、 中、 老3个等级进行划分, 进而采用鉴别分析法对炼蜜进行定性分析, 结果显示嫩、 中、 老3种炼蜜有明显的聚类现象, 表明因子化法是鉴别炼蜜程度的一种有效方法; 综上所述, NIRS可望实现对炼蜜过程实时监测, 准确控制嫩蜜, 中蜜的炼蜜程度并对炼蜜含水量进行快速实时定量测定, 为不同炼蜜等级划分提供参考, 保证炼蜜质量的均一性, 最终保证蜜丸质量的稳定性。

为了实现2μm激光高效输出, 采用793nm激光二极管端面抽运掺Tm3+光纤激光器的方法设计了抽运光耦合系统, 分析了掺Tm3+光纤激光器的交叉弛豫效应及热效应, 并进行了相关的实验研究。结果表明, 获得耦合系统的耦合效率为84%; 当入纤抽运光功率为70W时, 获得34W激光输出, 斜率效率为59%, 中心波长为2001.2nm, 光束质量M2≤1.2。该研究结果对掺Tm3+光纤激光器的设计具有指导意义。

采用守恒元求解元方法，对描述激光支持爆轰波等离子体流场演化的二维轴对称流体动力学控制方程组进行了数值模拟计算，给出了不同时刻点的等离子体压强、密度、温度、速度及对激光吸收系数的空间分布，比较了初始密度不同的情况下等离子体演化的不同特点。计算结果表明，等离子体初始密度较大时，等离子体对激光的吸收系数较大，为了增强激光能量与靶面的耦合，应合理控制靶面等离子体密度、激光脉宽及脉冲间隔。

随着泵浦源功率的提高和双包层抽运技术的发展, 掺Tm3+光纤激光器的输出功率已达到kW量级, 热效应逐渐成为限制掺Tm3+光纤激光器输出功率和光束质量提高的关键因素。主要分析了掺Tm3+光纤激光器的热效应以及一些常用的应对措施。

为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性，利用角锥棱镜阵列作为后腔镜，与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔，模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布，理论分析了谐振腔的相干输出，实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布。结果表明，模拟计算与实验得到的模式分布相吻合，近场光斑外形为六边形，与角锥棱镜阵列形状相似；远场聚焦光斑中心为一强峰，周围分布着多圈强度小得多的次峰，各圈的脉冲峰数量及分布同角锥棱镜阵列中对应圈的角锥棱镜的数量及分布一致。理论与实验证实了利用角锥棱镜阵列谐振腔实现激光器相干输出的可行性。

建立了激光二极管阵列快轴垂直于薄片表面、对快轴压缩、环绕侧面泵浦复合薄片激光器的数值模型。依据激光二极管阵列的输出光束特性, 运用有限元法, 得出了薄片内的泵浦光、温度和热应力分布。分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明：热破坏主要为复合面外侧的拉伸破裂；温度和应力的上升时间和恢复时间随泵浦功率的变化不明显, 随换热系数的增大而减小, 存在一个最佳的换热系数；考虑热力学参数温度相关性的稳态温度和应力要大于不考虑热力学参数温度相关性时的值。

提出了快速傅里叶变换(FFT)计算短波长激光通过短焦距聚焦系统的传输特性的方法。快速傅里叶变换方法计算聚焦光束光场分布时，如果遇到短波长激光通过短焦距聚焦系统，会出现相位随机跃变、波函数失真和采样率不够的问题。采用坐标扩展变换，突破了快速傅里叶变换计算过程中输入屏和衍射屏空间尺度必须相同、抽样格点必须等间隔的限制，使上述问题得到解决，可以得到更加详细的聚焦光束光场分布。同时，采用分两步计算的思想，避免了计算焦平面附近光场时，坐标空间的几何扩展与光束衍射极限的矛盾。

为了分析薄片激光器的热效应, 建立了LD端面泵浦薄片激光介质的数值模型。考虑到介质与空气的对流换热和介质材料的热力学参数随温度的变化, 根据经典热传导方程和热弹性方程, 运用有限单元法, 得出了介质内温度和热应力的时空分布, 分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明: 热破坏主要为前表面光斑外侧的拉伸破裂; 温度和应力的上升时间和热恢复时间随泵浦功率的变化不是很明显, 随换热系数的增大而减小, 但随着换热系数的增加, 温度和应力的变化越来越小。

建立了激光二极管阵列(LDA) 环绕侧面泵浦复合薄片激光器的数值模型, LDA的快轴垂直于薄片表面并被压缩。依据LDA 的输出光束特性, 考虑到介质与空气的对流热交换和材料热导率的温度相关性, 根据经典热传导方程, 运用有限单元法, 得出了薄片内的泵浦光和温度分布。分析了LDA个数、泵浦距离、吸收系数和光束发散角对薄片内泵浦光分布和吸收效率的影响规律, 讨论了温度与泵浦功率、换热系数、冷却液温度和时间的变化规律, 所得的有关规律与相关实验相符合。计算结果可为LDA泵浦固体激光器的结构优化设计和实验研究提供理论参考。

为了从实验上分析和验证H-S传感器测量M2因子方法, 对使用双曲线拟合法测量M2因子和H-S传感器测量M2因子做了详细的实验研究, 且对实验结果、实验误差进行了比较与分析。研究表明: 当H-S波前传感器透镜组足够多, 重构误差较小, 选取合适的泽尼克多项式阶数时, H-S波前传感器一次测量法得到的光束的M2因子与传统方法测得的M2因子值基本相当。与双曲线拟合法相比, H-S传感器法适用范围小, 但是当满足测量条件时, H-S传感器法更便捷。