针对基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的特性展开了研究,仿真分析了三路信号的直流分项、交流分项以及相位差对双光束薄膜干涉型光纤传声器输出性能的影响。采用对比法,并通过实验研究了基于相位解调的双光束薄膜干涉型光纤传声器的输出特性,实现了灵敏度为193 mV/Pa@1 kHz、频率响应为200 Hz~4 kHz@±3 dB的声信号测量。本研究能够很好地应用于声探测、语音识别等领域。

随着互联网、物联网、云计算以及人工智能的快速发展，人类社会已经进入大数据时代。面对如此多的数据，如何安全可靠、绿色节能、长寿命、低成本地进行存储已经成为一个重要问题，传统的光存储技术已经无法满足现实要求，需要对其加以改造升级，甚至研发新一代存储技术。到目前为止，已有多种基于光存储原理的样机研制成功并获得工程应用，光存储技术不断完善，正逐步实用化和商用化。本文首先简单介绍了光存储技术领域发展历程，然后详细列举了其中8种具有产业化前景的光存储技术，对它们的原理及发展现状进行了总结，并对其技术特点和作为大数据存储介质的前景进行了讨论；最后对光存储技术未来发展趋势进行了展望，以期为大数据时代光存储技术的发展提供技术参考。

为了满足电缆生产过程中长度在线测量的需要, 设计了基于激光多普勒测速原理的电缆长度在线计米系统。阐述了激光多普勒测速基本原理, 设计了一种结构紧凑的双光束双散射型光路。提出了基于有限长单位冲激响应(Finite Impulse Response, FIR)滤波器的滤波带自适应选择算法, 有效地滤掉基底信号和部分噪声, 减小了多普勒信号噪声的影响, 改善了信噪比; 利用能量重心校正技术进行频谱校正, 减小了系统的测量误差。搭建了实验装置, 进行了对比测量实验, 实验结果表明: 该系统能实时、准确的进行长度在线测量, 相对误差小于0.1%。

在近红外无创血糖测量中, 由于人体血糖浓度变化引起的光强变化非常小, 光谱易受到测量仪器以及被测对象自身生理变化的影响。 背景变化的影响在测量过程中是无法消除的, 只能通过有效的方法来降低这种变化带来的影响, 其中选择光学性质与待测物相似, 通过扣除相似参考物的光谱来修正该影响是目前常用的手段之一。 为减小背景变化对光谱信号的干扰, 准确地提取葡萄糖的特异性信号, 提出了一种双光路测量结合净信号（NAS）处理的参考测量方法, 采用双光路双检测器系统同步测量参考物和被测样品的光谱, 然后基于参考物的光谱构建噪声空间计算样品光谱中的葡萄糖的净信号, 并在纯吸收和强散射介质中开展了葡萄糖的建模实验, 最后, 结合二维相关光谱（2DCOS）分析技术和偏最小二乘回归（PLSR）模型对该方法的有效性进行了评价。 二维相关分析的结果表明, 与直接扣除参考背景的方式相比, 净信号处理能突出葡萄糖的特异信号; 而PLSR模型的预测结果表明, 双光路的效果要优于单光路扣除背景光谱, 糖在水溶液和20%-Intralipid溶液中的预测均方根误差（RMSEP）分别降低了35.25%和37.95%; 而双光路结合净信号处理后, 两种溶液的预测精度又分别提高了26.11%和14.84%。 这表明, 双光路测量和净信号分析相结合的方法能更有效地提取葡萄糖的特征信息, 提高模型的预测精度, 从而为无创血糖检测的实现提供更多可能。

偶氮掺杂液晶具有非常强的三阶光学非线性, 其非线性机理包括光致热效应等多种物理机理。为了测量偶氮掺杂液晶三阶光学非线性, 本文采用非线性干涉法, 定量测量了波长632.8 nm下, 光强变化所引起的折射率改变。为了测量得到热效应对掺杂液晶非线性的贡献, 我们提出了温度等效法, 通过在暗室中加热掺杂液晶样品产生与光照时相同的温度变化, 模拟出等效的热效应, 从而将热效应从多种非线性机理中单独区分出来; 通过测量此时的折射率改变, 以及对应的温度和光强变化, 得到了热效应导致的光学非线性。为了提高非线性干涉方法的灵敏度和消除环境震动带来的误差, 本文采用了双路干涉的方法, 使得测量精确性大为提高。测量结果表明：在波长632.8 nm下, 掺杂液晶三阶非线性系数n2为0.268 cm2/W, 其中热效应的贡献为0.091 cm2/W。

双光束干涉仪的相位调制解调通常会用到椭圆拟合的方法来计算相应的解调参数，提出了一种用于评价这类参数的计算精度的方法。根据自适应的蒙特卡罗法，计算不同噪声水平下椭圆拟合估算的参数的最大偏差；根据实验测得的干涉信号噪声本底的大小，判断拟合的参数的精度。以基于3×3 耦合器的光纤水听器的两路输出方案为例，该方案为提高水听器的解调性能，需研究参数的数值随器件性能的变化规律，因此首先要判定实验中通过椭圆拟合所求得的参数的准确性。将该精度评定方法运用在水听器测量实验中，测量的干涉信号在20 Hz~4 kHz处的噪声本底接近-70 dB·V²/Hz，根据自适应的蒙特卡罗法，得到参数的偏差不超过0.06%和0.08°。

采用一套光电转换系统并增加一个正交信号发生器,设计了正交相关的双光束分光光度计.光电转换系统包括一个光电二极管、一个信号滤波放大和一个AD转换;正交信号发生器是一个部分直通的旋转圆盘,每一个周期它将参考信号和样品信号以正交相关的编码形式同时投射到光电转换系统上,转换得到的复合信号除了参考信号和样品信号,还包括光电二极管的暗电流信号.主控制系统按照三个信号各自的编码将它们分别分离并还原出来供后续分析计算用.由于正交相关的双光束分光光度计只采用一套光电转换系统且正交信号发生器每一个旋转周期都可以检测参考信号、样品信号、暗电流信号,避免了由于转换器件个体差异和检测时间的不同而产生的测量误差.实验验证了正交相关的双光束分光光度计在稳定性和测量精度上具有一定的优势.

为了改变水溶液的物理性质, 提高ICP发射光谱的辐射强度, 实验采用波长为976 nm的近红外激光和10.6 μm的CO2激光正交辐照水溶液, 研究了不同激光功率密度和辐照时间对水溶液表面张力和粘度的影响, 也探讨了处理后水溶液对ICP光谱强度的增强作用。实验结果表明, 在976 nm激光功率密度为0.265 7 W·cm-2, CO2激光为0.2069 W·cm-2以及辐照时间为40 min条件下, 水溶液的表面张力和粘度比未进行激光处理时的分别减小了42.13%和14.03%, 而雾化效率升高了51.26%。将优化条件下激光处理的水溶液引入ICP光源后发现, 样品元素As, Cd, Cr, Hg和Pb的光谱强度比水溶液未处理时的分别提高了46.29%, 94.65%, 30.76%, 33.07%和94.58%, 信背比分别增大了43.84%, 85.35%, 28.71%, 34.37%和90.91%;等离子体温度和电子密度也分别升高了5.94%和1.18%。可见, 双光束激光正交辐照水溶液的方法能够明显降低水溶液的表面张力和粘度, 提高ICP光源的辐射强度, 这为顺利检测水样品中痕量重金属元素创造了条件。