为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测，开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究。首先，分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型，并利用COMSOL Multiphysics 5.6对3类光场进行射线仿真，对比分析了球面积分光场下射线角度均匀性及辐照均匀性，通过正交仿真优化椭球面积分光场参数；其次，在椭球面积分光场环境、亮场前打光环境、暗场前打光环境下对包装盒成像。与此同时，对包装盒的油污、抵触、开口、泡皱、破损5项常见缺陷依次进行物理检测和机器视觉检测，验证缺陷成像的有效性。试验结果表明，在椭球面积分光场下成像，图像对纸质基底层缺陷特征、透明膜层缺陷特征均有较好的呈现效果，图像上油污、抵触、开口、泡皱、破损的物理检出率分别为96.2%、92.5%、100%、95%、92%，异常检出率分别为98.6%、97.5%、100%、100%、98.4%，缺陷类别检出率分别为97.6%、96%、100%、97%、96%。研究结果表明，椭球面积分光场光路角度和辐照强度均匀，覆透明膜包装盒的缺陷特征呈现清晰，满足工业生产的检测要求。

为了提高利用倏逝波传感的光纤传感器的灵敏度问题，仿真并验证了一种基于高折射率镀膜的光纤传感器。首先两根光纤之间利用激光诱导波导自行成技术形成聚合物波导，并在波导表面镀上一层高折射率Ta₂O₅薄膜以增强波导表面倏逝波强度，从而增加传感器灵敏度。根据聚合物波导制备结果，使用COMSOL Multiphysics®软件对Ta₂O₅的厚度进行优化和仿真，并根据此仿真结果选取70，100和150 nm 3种厚度制备高折射率镀膜聚合物波导传感器。光谱测量结果表明，Ta₂O₅膜在100 nm厚度下，该传感器对罗丹明B水溶液可获得吸收光谱1×10⁻⁸ g/mL的检测极限。该传感器具有成本低、体积小、制作简单、灵敏度高的优点，在各个领域拥有广阔的应用前景。