光纤受激布里渊效应是一种非常重要的光纤非线性效应, 受激布里渊增益谱的线型特性, 对于光谱分析、 微波光子学、 光纤传感等领域的应用, 至关重要。 针对增益谱线型特性研究, 现有方法难以获取高信噪比的增益谱数据, 介绍了一种采用两个窄线宽激光器的增益谱测量方法, 其中一个激光器作为探针信号, 另一个可调谐激光器作为泵浦信号在宽波段范围内进行推扫。 得益于激光器的高信噪比单谱线特性, 并利用偏振跟随特性, 实现了高信噪比的受激布里渊增益谱测量。 测量并分析了不同泵浦功率, 对于谱型和线宽等受激布里渊增益特性的影响, 特别是, 直接实验测量了增益谱型从洛伦兹线型到高斯线型的演化, 揭示了泵浦功率等影响受激布里渊增益水平的因素, 对于增益谱线型的影响。 实验发现, 当泵浦功率超过15 dBm时, 增益谱出现饱和效应, 导致测量增益谱线宽开始随泵浦功率提高而展宽, 难以直接测量得到高泵浦功率时的高斯线型的增益谱。 提出通过归一化等校正处理, 以获取受激布里渊增益谱与待测信号光谱的有效卷积信息, 从而得到了近似为高斯线型的增益谱型； 针对中间增益区域增益谱型较为复杂, 缺少合适增益谱线型演化数学模型的难题, 给出了一种基于k次洛伦兹函数拟合的谱型模型, 描述从洛伦兹线型到高斯线型的完整演进过程。 实验表明拟合效果良好, 是一种行之有效的受激布里渊增益谱线型数学模型, 可完整描述增益谱在不同增益时的线型。 最后, 探索了受激布里渊效应在光谱分析方面的应用, 通过合理选择泵浦功率等手段, 增益谱型为高斯线型时的光谱分光效果最佳, 获取了0.2 pm分辨率的6314CA稳定光源的光谱, 显示了光纤受激布里渊效应在超高分辨率光谱分析领域的巨大技术优势, 而这对于新一代光网络的验证评估至关重要。

为实现光谱分析仪器的合理分类，从光谱仪的工作波段和分光技术原理两个角度进行了分类研究。在深入调研国内外现有光谱仪产品发展现状的基础上，对其进行了归纳分析，并给出了具体的分类方法和分类结果。同时，根据掌握的光谱研究技术，在结合光谱仪分类研究的基础上，概括介绍了光谱仪的比较研究结论，指出了其中的关键技术和核心部件。该结论能够为光谱仪研究人员提供一种全景的观察视角，同时也可为跟踪行业发展提供有价值的参考。

针对毛刺的实时检测校正需求,提出一种基于滤波和预定义阈值检测的干涉数据毛刺实时检测校正方法,并给出了基于现场可编程门阵列的硬件实现。在使用较少硬件资源的情况下,所提方法可实现较高的检测精度,能有效检测出干涉数据中央条纹区可能存在的毛刺,可满足星上数据等实时处理的应用需求。

提出了一种分区多点标定的辐射定标方法。定标原理如下:将测量目标的温度区间分为n个子区间,测量并记录目标温度区间内n+1个不同温度黑体对应的红外光谱辐射计输出数据,并分别计算各个子区间的定标系数;进行红外光谱辐射测量时,比对红外光谱辐射计输出数据和记录数据,确定待测目标所属温度子区间;使用对应子区间的定标系数进行辐射定标,以提高测量精度。使用该方法对研制的渐变滤光片型红外光谱辐射计进行辐射定标,并根据定标结果反演测量黑体的等效亮温温差。实验结果表明,该方法的辐射定标精度优于1.5 K,可应用于红外光谱辐射计的辐射定标。

针对热电型太赫兹探测器测试速度慢的缺陷，本文研究一种热电型太赫兹探测器测试数据的快速处理方法，提高热电型太赫兹探测器的测试效率。首先使用输出功率稳定的太赫兹源测试热电型太赫兹探测器的上升曲线，获得热电型太赫兹探测器的时间常数；其次研究热电型太赫兹探测器上升曲线的函数形式；然后依据热电型太赫兹探测器的时间常数和函数形式，推导热电型太赫兹探测器测试数据的快速计算公式；最后采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速计算数据进行平滑处理。理论分析和实验结果表明：此方法不仅提高了热电型太赫兹探测器的测试效率，而且降低了测试结果的噪声，有利于太赫兹激光功率的快速测试。

转镜透射式傅里叶光谱仪具有可靠性高、光谱分辨率高、测试速度快等优点,但在正常匀速转动扫描光程差的情况下,存在光程差的非线性问题。针对转镜透射式傅里叶光谱仪的光程差的扫描非线性问题进行了分析,提出了一种光程差非线性数学计算模型,建立了转镜光程差方程,并进行了MATLAB仿真分析。通过速度反馈电机控制转镜匀速旋转时,根据本文的非线性光程差方程可获得等光程差对应的时间非均匀关系,从而可实现时间的非均匀采样,并反演出准确光谱,而不必采用稳频氦氖激光器触发采样,可以节省成本和减小仪器的体积与重量。

基于InGaAs光电二极管设计了一种高灵敏度的近红外光纤光功率计。该光功率计的前置放大电路采用多档放大量程设计,外加屏蔽盒,提高了测量动态范围。采用差分放大器、差分A/D转换芯片抑制系统的共模噪声。通过温度传感器测量了环境温度,使用D/A转换芯片对前置放大电路进行动态调零,从而抑制了系统的杂散光噪声、光电探测器的暗电流噪声以及光电探测器的温度漂移。测试表明,该光功率计在光纤通信光波段的光功率测量灵敏度达到-90 dBm,测量动态范围、系统信噪比、线性度等指标均显著提高。

近红外光谱仪是重要的光学分析仪器,具有重要的应用价值。为了实现近红外波段高动态、可调谐分辨率光谱的探测,设置入射狭缝、中间狭缝和出射狭缝,构建了基于准Littrow结构的单光栅双路光谱仪,并利用Zemax软件进行光学系统仿真。在此基础上,研制了实验室用近红外光谱仪,包括光机模块、控制分析模块和探测模块,系统的工作波长为600~1700 nm。结果表明:光束以准Littrow角2次经过平面光栅,能有效消除出射光斑的空间色散效应,减小出射光斑的几何尺寸,进而有效抑制光谱信号的边模噪声和降低杂散光强度;光路系统配合自主研制的高动态光电探测系统扩大了获取光谱信号的动态范围;经过光谱标定和相对辐射标定后,利用构建系统对窄带宽激光光源进行探测,系统最高的光谱分辨率(即半峰全宽)优于0.05 nm,测得复原激光光谱在中心波长±1 nm范围内的动态范围优于70 dB。

中温面源黑体是一种宽带红外参考源，其波长范围覆盖了从近红外到远红外的波段，辐射面的温度具有很高的精度。作为高辐射强度的参考源，中温面源黑体已被广泛应用于红外传感器如辐射温度计、红外热像仪的校准以及样品辐射率或透过率的测量。用基于大辐射面和坚实结构的面源黑体在实验室内或野外测试中对无准直仪时的红外传感器进行了标定。为了提供红外系统性能测试的解决方案，本文对中温面源黑体进行了设计和性能参数测试。结果表明，其主要参数能满足高稳定度和高精度的要求。

研究了一种基于渐变滤光片的2～14 m常温红外光谱辐射计，实现了2%测量波长的分辨率。针对单片渐变滤光片的波长范围限制，采用三块渐变滤光片拼接的方式与光谱融合算法，实现了2～14 m宽波段覆盖。采用精密步进电机和位置传感器方案进行精密光谱分光，实现了2%测量波长的光谱分辨率。采用斩光和数字正交锁相放大方案，实现了微弱红外光谱信号的探测。用于驱动渐变滤光片的步进电机采用近似函数控制算法和阶梯变频加速型运动律控制方案，实现了高精度步进控制和0.1 转/s～10 转/s的不同光谱测量速度。最后，简要介绍了红外光谱辐射计的标定方法及结果。