金纳米粒子具有较大光吸收截面和光谱选择性, 在激光点火含能材料中具有极大的应用潜力。本文根据目前实验中所制备的纳米金属复合炸药的结构和尺寸, 构建了三种复合炸药的光吸收模型, 分别为Au核RDX壳球形纳米粒子, Au-RDX-Au-RDX均匀相间的球形纳米粒子, 以及RDX核Au壳的纳米粒子。利用离散偶极近似方法(DDA)对纳米金复合炸药的近红外吸收光谱进行了分析, 并考虑了多种模型核壳尺寸及周围环境介质对光吸收性质的影响。获得了近红外光辐照下, 纳米复合结构的最佳结构尺寸参数。结果表明, 当制备成纳米级Au核RDX壳球形粒子时, 其对近红外光(800 nm)波长具有较高的光吸收, 相应的核壳尺寸约为60 nm和20 nm左右, 且在水中的吸收要比在空气中的吸收强。

针对过冷云分布的探测, 设计了一种近红外机载偏振同轴微脉冲激光雷达系统。该系统采用波长 1550 nm 激光激励, 可有效减少云中小尺度气溶胶粒子的消光, 从而提高大尺度云粒子的探测距离和效率。通过非球形粒子的退偏比来甄别云粒子相态, 同时提出了云含水量的激光雷达反演算法, 并结合机载温度数据和对流层特征, 反演过冷云的空间分布。基于标准大气模型和机载仪器的云粒子谱数据, 仿真分析了不同激励波长偏振微脉冲激光雷达在两种对流层云中的探测性能, 结果表明下层云中的探测距离约为 1.1 km, 而上层云中的探测距离可达 1.5 km。

高浓度的CO₂会对H₂S的检测精度产生较大影响。本文提出了一种基于光纤放大增强型光声光谱的H₂S与CO₂检测技术方案,采用单个分布反馈式激光器串联高功率掺铒光纤放大器作为光声激励光源,实现了对H₂S与CO₂的同时高精度检测。分析了CO₂在所选H₂S吸收线处对H₂S检测产生的干扰,同时利用检测到的CO₂浓度对测量的H₂S浓度进行修正。实验结果表明,修正后的H₂S浓度偏差保持在-5%~5%以内。使用Allan方差分析对系统的检测极限进行了计算,当积分时间为1 s时,该系统对H₂S和CO₂的检测极限分别为656.3×10 ^-9和25.2×10 ^-6;当积分时间为100 s时,系统对H₂S和CO₂的检测极限分别为61×10 ^-9和2.6 ×10 ^-6。计算得到的对H₂S检测的归一化噪声等效吸收系数为5.5×10 ^-9 cm ^-1·W·Hz ^-1/2。本系统具有检测精度高和稳定性好的优点。

上转换荧光材料由于具有独特的反斯托克斯发射、激发光成像深、自发荧光低、物理化学性质稳定等特点，因此作为影像药剂被广泛研究，在生物医疗领域的应用也得到了不断的发展，但较低的发光效率制约了其发展。金属纳米粒子具有独特的局域表面等离子共振效应，可以有效地增强上转换荧光。本文主要综述离散偶极近似仿真对金属调制荧光的理论指导、实验验证和生物应用。离散偶极近似仿真能够计算纳米粒子电磁特性，可以预测等离子共振峰的位置和强度，从而指导设计金属增强稀土荧光的结构，并对其荧光性能进行测试验证。综述中共涉及了六种不同的稀土-金属复合结构，都获得了金属增强荧光的效果，并实现了其在生物成像和治疗领域的应用。

A trace ammonia (NH3) detection system based on the near-infrared fiber-optic cantilever-enhanced photoacoustic spectroscopy (CEPAS) is proposed. A fiber-optic extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) based cantilever microphone has been designed to detect the photoacoustic pressure signal. The microphone has many advantages, such as small size and high sensitivity. A near-infrared tunable erbium-doped fiber laser (EDFL) amplified by an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) is used as a photoacoustic excitation light source. To improve the sensitivity, the photoacoustic signal is enhanced by a photoacoustic cell with a resonant frequency of 1624 Hz. When the wavelength modulation spectroscopy (WMS) technique is applied, the weak photoacoustic signal is detected by the second-harmonic detection technique. Trace NH3 measurement experiments demonstrate that the designed fiber-optic CEPAS system has a linear response to concentrations in the range of 0-20 ppm at the wavelength of 1522.448 nm. Moreover, the detection limit is estimated to be 3.2 ppb for a lock-in integration time of 30 s.

为了研究六氟化硫(SF6)气体分子和水汽(H2O)对一氧化碳(CO)气体分子的弛豫率的影响, 建立了一个基于石英增强光声光谱(QEPAS)技术的痕量气体传感器系统。采用1.57 μm的近红外分布式反馈二极管激光器作为激励光源, 并对不同SF6和H2O气体浓度下的CO的光声信号进行对比研究。首先用CO传感器系统探测CO与N2的气体混合物中CO的光声信号, 然后在CO与N2气体混合物中加入不同浓度的SF6气体, 分别探测不同浓度SF6气体下的CO光声信号强度。最后在CO与N2的气体混合物中加入不同浓度H2O, 探测加入H2O后的CO的光声信号强度。实验结果表明随着CO和N2气体混合物中SF6气体浓度的增加, CO的光声信号幅值几乎没有变化, 而在混合物中加入2.5%的H2O后, 发现CO的光声信号提高了约5倍。因此, SF6对CO气体的弛豫率没有明显的影响, 然而H2O的添加能够有效缩短CO气体的弛豫时间。