仿真了氮气在温度为298 K,压强为20265.0~810600.0 Pa下的自发瑞利-布里渊散射光谱,利用仿真光谱研究了法布里-珀罗干涉仪的仪器函数线宽、散射角、气体体黏滞系数、压强参数误差,以及存在气溶胶时米散射干扰对气体温度反演结果的影响。仿真结果显示:在仪器函数线宽偏差≤5 MHz,散射角偏差≤0.2°,体黏滞系数偏差≤0.2×10 ^-5 kg·m ^-1·s ^-1,以及压强相对误差≤3%的条件下,单个参数偏差导致的温度反演的最大绝对误差为1.7 K。米散射的相对强度为0.3~2.5时,温度反演的误差通常低于2 K。此外,还开展了在温度为298 K,压强在70927.5~709275.0 Pa范围内的侧向90°的氮气自发瑞利-布里渊散射实验,经参数优化后,根据测量光谱对温度进行反演,结果表明:实验结果与仿真分析结论具有较好的一致性,在与仿真相同的参数误差条件下,实验获得的温度绝对误差小于1.2 K。该研究对实现不同压强条件下温度的高精度绝对探测及气体状态的准确分析具有一定的参考意义。

非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术凭借其高选择性、高灵敏度、高时空分辨率等优势而逐渐成为NO₃自由基的主要测量方法之一。然而其使用的光谱仪分辨率有限,不足以分辨水汽的精细吸收结构,导致水汽的吸收非线性,进而影响NO₃自由基浓度的准确反演。介绍了一种基于插值法获取水汽有效吸收截面的方法,并将其用于消除IBBCEAS装置中水汽吸收对NO₃自由基浓度反演的干扰。利用不同浓度的水汽吸收谱结合插值法获得了水汽的有效吸收截面,使用该有效吸收截面来反演不同浓度的水汽,反演结果与商用湿度计测量结果的线性相关系数为0.99789。在此基础上测量并拟合了不同水汽浓度下NO₃自由基和NO₂气体的吸收,在拟合残差上未发现水汽残余结构,水汽反演结果与商用湿度计测量值的线性相关系数为0.999。在30 s的积分时间内,NO₃自由基和NO₂的探测极限分别为5.8×10 ^-12和3.6×10 ^-9。将本装置应用于夜间大气中进行NO₃自由基和NO₂浓度的测量,测得NO₃自由基体积分数为18.4×10 ^-12~22.9×10 ^-12,平均体积分数为20.2×10 ^-12,NO₂体积分数为0.6×10 ^-9~16.0×10 ^-9,平均体积分数为9.9×10 ^-9。实验结果表明:利用插值法获得的水汽的有效吸收截面能够有效消除水汽吸收对NO₃自由基浓度反演的干扰,提高NO₃自由基和NO₂气体浓度测量的准确度。

人体呼出气体中CO₂和水汽的浓度变化与身体状况密切相关,因此对其浓度进行检测具有重要意义。提出一种基于2.73 μm分布反馈式激光器的呼出气体检测装置,选取3659.402 cm ^-1和3659.934 cm ^-1处的谱线,利用波长调制光谱技术分别对人体呼出气体中的CO₂和水汽同时进行测量。结果表明:利用二次谐波信号对气体浓度进行定标,当CO₂和水汽的体积分数分别小于35%和2.3%时,线性度分别达到0.99945和0.99679;对呼吸循环过程中CO₂和水汽的浓度进行实时测量,积分时间为0.92 s时,探测灵敏度分别为4.33×10 ^-3和1.37×10 ^-4;在采集时间为56.8 s时,CO₂的探测精度为0.12%,在最佳积分时间为17 min时,CO₂的探测极限可达到1.49×10 ^-4。

在全球卫星导航系统(GNSS)中, 传统N中取M检测算法由于检测次数固定不变, 使得捕获时间变长, 而信号强度较强时并不需要执行完所有的检测次数。提出一种改进的N中取M检测算法, 借用唐检测的思想即N次中只要有M次检测到信号就可以判定信号存在而跳出检测。仿真结果表明: 当信号强度较弱为-135dB时, N中取M的平均检测次数为8, 改进算法的平均检测次数为7.3694; 信号强度较强为-131dB时, N中取M平均检测次数为8, 改进算法的平均检测次数为5.2234。因此改进算法可以提高捕获速度尤其是在一些信号强度较强的环境下, 同时改进算法的检测概率与虚警概率跟N中取M算法一致。

易损斑块是引起心肌梗塞的主要原因。准确诊断易损斑块可以帮助医护人员优化心血管疾病治疗方案，减小心肌梗塞致死率。血管内多模态成像技术通过结合两种或两种以上成像模态的优势，可以对动脉粥样硬化斑块进行定性定量分析，提高识别易损斑块的准确性。综述了目前国际上最先进的五种多模态血管内成像技术，详细介绍了血管内超声-光学相干层析、光学相干层析-荧光、光学相干层析-光谱仪、血管内光声-超声和光学相干层析-弹性多模态成像技术的发展过程和技术难点，并展望了未来研究趋势。

我们研制了一种基于光纤的位相分辨偏振灵敏光学相干层析成像系统.该系统中的偏振状态控制设置在参考臂而非光源臂上,因而使得光抵达样品的传输效率大大提高.鉴于光源的部分偏振性,入射于样品上的光含有任意偏振状态的分量,通过对参考光偏振状态的调制,就可相干地提取对应于入射光四种正交偏振状态并经样品后向散射的光信号.基于斯托克斯矢量夹角在无损光纤系统传输的变换不变性,我们能利用测量臂中光信号的斯托克斯参数来确定双折射样品深度分辨的位相延迟信息.利用所研制的偏振灵敏光学相干层析成像系统,不仅确认了韧带和软骨的双折射性质,而且定量分析了不同条件下韧带的双折射变化.研究结果表明:韧带松弛可使其双折射特性明显减弱,而韧带经拉伸后,其双折射特性的变化却不明显.