相较于传统非偏振光学表征方法，Mueller矩阵成像偏振（MMIP）法可以表征丰富的生物组织微观结构，在癌症病理诊断方面有着巨大的应用潜力。研究了机械拉伸下不同生物组织结构的MMIP表征，在MMIP系统的基础上增加机械拉伸模块，通过机械拉伸改变生物组织的光学特性。采用Mueller矩阵极化分解方法提取了可以表征介质基本偏振特性的2个表征参数，即二向色性（D）和散射退偏（Δ）。以乳腺导管内癌组织及正常乳腺组织为研究对象，分析了不同组织结构之间表征参数的平均值差值的变化趋势及其变化率在机械拉伸作用下的变化规律。结果表明：在机械拉伸作用下，不同组织结构之间的D参数平均值差值呈减小趋势，差值变化率最大可达7.9%，Δ参数平均值差值亦呈现减小趋势，差值变化率最大可达12.7%。研究结果为基于偏振成像的癌症病理诊断提供了参考。

本文运用生物信息学方法分析肺腺癌潜在的诊断及预后基因, 并从分子和蛋白水平上探究其潜在的发病机制。从基因表达数据库(GEO)下载GSE63459、GSE27262和GSE75037的表达数据, 将3个微阵列数据集整理取得差异表达基因, 得出包括上调82个、下调 273个的差异基因, 并通过DAVID数据挖掘平台对这些差异基因进行功能及通路富集分析。基因本体(GO)富集分析显示: 基因产物与胶原蛋白分解代谢、血管生成以及细胞黏附等生物过程密切相关, 主要参与组成细胞外基质、胞外区域、胞外体、胶原三聚体等细胞组分, 且主要发挥调节金属内肽酶活性、肝素结合、调节受体活性等分子功能; 京都基因基因组百科全书(KEGG)分析主要涉及胞外基质-受体信号通路、黏着斑信号通路、转化生长因子-β(TGF-β)信号通路、磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K-Akt)信号通路等相关通路。运用STRING在线数据库并结合Cytoscape软件构建蛋白-蛋白互助(PPI)网络, 筛选出最重要的基因模块及10个关键基因, 利用Kaplan-Meier曲线分析预后, 利用GEPIA和THPA在线数据库从基因和蛋白水平来验证分析关键基因与患者的预后关系。最后筛选到符合条件的4个肺腺癌关键基因: SPP1、TIMP1、MMP9、COL1A1。这4个基因可能成为肺腺癌预后潜在的生物标志物, 并有可能成为治疗靶点和诊断靶标, 对临床上肺腺癌的诊断和治疗有一定价值。

傅里叶叠层显微成像(FPM)是一种能够重建宽视场和高分辨率图像的新型成像技术。传统的FPM重建算法计算成本高,重建高质量的图像需要较大的图像采集量,这些缺点使得传统重建算法的成像性能和效率较低。因此,提出一种基于深度学习的傅里叶叠层显微成像的神经网络模型,对图像进行低分辨率到高分辨率的端到端映射,有效提高成像性能和效率。首先,借助菱形采样方法进行图像采集,加速低分辨图片采集过程。其次,结合残差结构、密集连接以及通道注意力机制等模块,拓展网络深度、挖掘有用特征,增强网络模型的表达能力和泛化能力。然后,使用子像素卷积进行高效地上采样,恢复高清图像。最后,采用主观和客观的评价方法对重建结果进行评估。结果显示,本文提出的网络模型对比传统重建算法重构效果更优,且降低了计算复杂度,平均重建时间更短。同时,在保证图像重建效果不变的情况下,低分辨率图像的采集数量比传统算法减少了约一半。

微电铸工艺是太赫兹全金属光栅器件成型的关键工序。金属光栅质量取决于电铸工艺中金属离子沉积的均匀性，而电铸槽阴极附近电流密度的分布直接影响金属离子沉积的均匀性。在阳极与阴极间添加开孔的绝缘玻璃挡板可以改善阴极电流密度分布的均匀性，研究了挡板与阴极的距离以及挡板开孔大小对阴极电流密度分布的影响，仿真结果表明：添加开孔绝缘挡板有助于改善阴极处的电流密度分布；当添加的玻璃挡板开孔大小与阴极尺寸一致时，挡板距离阴极越近，阴极的电流密度分布越均匀。根据仿真结果设计了相应的挡板，电铸工艺获得了较好质量的均匀金属层，从而验证了上述仿真分析的有效性。

提出了一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统,选用Nd…YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励波长,避开了强烈的太阳背景光对系统探测大气温度的影响。设计了一种新型三次衍射式双光栅多色仪作为激光雷达的分光系统。仿真结果表明,双光栅多色仪可实现Stokes与Anti-Stokes高低量子数通道转动拉曼谱线的有效提取,对米-瑞利弹性散射信号的抑制率可达到60~70 dB。充分考虑臭氧吸收和荧光对系统探测性能的影响,所设计的日盲紫外纯转动拉曼激光雷达采用模拟探测模式可在12 min的积分时间内实现2.2 km高度范围内大气温度的全天时探测。

Nd∶YAG激光器三倍频输出的354.7 nm光和四倍频输出的266.0 nm光都位于紫外波段,都可作为水汽拉曼激光雷达的激励光源;从水汽拉曼激光雷达系统的实际建设出发,分别从后向散射系数、消光系数、大气透过率、臭氧吸收和太阳背景噪声等方面对激光雷达系统的探测性能进行分析,探讨354.7 nm和266.0 nm激光光源对拉曼激光雷达开展全天时大气水汽探测的影响。结果表明:在水汽探测中,266.0 nm及其对应的氧气、氮气和水汽拉曼波长均位于日盲紫外区内,不受太阳背景噪声的影响,但会受到臭氧吸收的影响;354.7 nm波段无臭氧吸收,但会受到太阳背景噪声的影响;在分光系统参数一致的情况下,激光雷达系统选用266.0 nm波段激光光源时,白天水汽的有效探测距离为2.7 km,选用354.7 nm波段激光光源时,有效探测距离仅为0.6 km;日盲紫外波长的选择可有效提高白天水汽拉曼激光雷达的探测距离,实现水汽的全天时探测。

提出了一种工作在太赫兹频段的双频微带天线。在普通矩形微带天线的基础上，在辐射贴片上加载45°和135°的矩形贴片增大辐射面积，增大高频谐振点处阻抗带宽。通过引入缺陷接地结构使得天线在接地板处的电流路径改变，并与辐射贴片相互耦合，从而实现双频特性。为提高天线增益，在辐射贴片边缘加载若干寄生矩形贴片，并增加了寄生贴片处的基板厚度。该款天线可以同时在520 GHz(508~532 GHz)和680 GHz(581~766 GHz)的频段下工作，其中高频段的相对带宽达到了27.5%，最大增益达到了3.54 dB和4.11 dB。该双频天线结构相对简单，各项性能指标稳定，对于工作在太赫兹频段上的通信系统和无线传输系统具有一定的应用价值。

为实现大气水汽的全天时测量, 选用Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励光源, 设计日盲紫外域喇曼激光雷达系统.由于低层大气污染造成的臭氧污染, 通过增加大气氧气的振动喇曼散射信号测量通道, 实时反演近地表臭氧浓度的分布, 为修正激光雷达方程中的臭氧吸收提供解决方案.同时, 选用高光谱分辨率光栅和窄带宽激光反射镜设计光栅光谱仪作为激光雷达的分光系统.仿真计算表明, 入射角为10°时, 设计的光栅光谱仪可有效分离并提取氧气、氮气和水汽的振动喇曼散射回波信号, 日盲紫外喇曼激光雷达系统可实现全天时状态下2 km高度范围内大气水汽的廓线探测.

研究了背照式InGaN p-i-n结构的紫外探测器的制备与数值模拟。通过低压金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长p-GaN/i-InGaN/n-GaN外延片, 采用标准的Ⅲ-Ⅴ族器件制备工艺, 成功制备出p-i-n结构的InGaN紫外探测器。探测器台面半径为30μm, 在-5V偏压下暗电流为-6.47×10-12A, 对应的电流密度为2.29×10-7A/cm2。该探测器响应波段为360~380nm, 在371nm处达到峰值响应率为0.21A/W, 对应的外量子效率为70%, 内量子效率为78.4%。零偏压下, 优值因子R0A=5.66×107Ω·cm2, 对应的探测率D*＝2.34×1013cm·Hz1/2·W-1。同时, 利用Silvaco TCAD软件进行数值模拟, 响应率曲线仿真值与实验值拟合较好。

采用高温熔融法制备了一定质量比例的SiO2-YAG∶Ce3+片状荧光玻璃, 厚度为0.2 mm, 分析其XRD物相、光学和SEM微观结构、PL光谱。结果表明: 荧光玻璃保留了晶相, 荧光粉颗粒在玻璃基质中均匀分布, 荧光玻璃和荧光粉的激发响应关系一致。在465 nm蓝光激发下, 发射波长均在535 nm附近, 表明荧光玻璃除含有玻璃相, 还有荧光粉的物质结构特性。将不同波长蓝光芯片与不同荧光粉含量的荧光玻璃进行封装测试, 结果表明: 器件的流明效率可达到234.81 lm/W; 色温和显色指数均随荧光粉含量增加而单调下降, 呈现高色温和低显色指数; 荧光粉质量分数从6%增加至15%时, 不同波长激发下的色坐标x与y呈现大致相同的线性变化率。采用450 nm激光激发荧光玻璃, 测试样品温度变化发现温升较缓, 温降迅速, 耐热性能优越。实验结果表明, 将荧光玻璃用于LED白光照明封装, 能实现流明效率和耐热性能的大幅提升, 形成良好的白光输出。