设计了一种分离型光纤传感增敏结构,并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗(F-P)腔。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构。实验结果表明,增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85 nm/MPa提高到43.95 nm/MPa,温度灵敏度由单F-P腔的0.0675 nm/℃提高至0.40364 nm/℃,在相同温度下采用双腔结构可消除温度交叉敏感对测量结果的影响。此结构克服了集成式增敏结构的缺陷,在不影响原传感器结构的情况下提高了灵敏度,且可通过更换辅助腔来调节灵敏度,具有移植性好和交叉敏感小等优势。

在传统Czerny-Turner光谱仪结构的基础上,设计了基于凹面光栅和球面聚焦反射镜结构的便携式拉曼光谱仪.在子午面内利用凹面光栅像差理论得到了消初级彗差公式,并结合几何关系,得出了像面大小和系统参数的关系式.以532 nm 的激光作为激发光源,物方数值孔径为0.12,探测器选用1024 pixel×64 pixel 的电荷耦合器件(CCD),其中像元合并使用变成了一个线阵CCD.利用Zemax软件对设计结果进行模拟和分析,得到了一个在537~615 nm 波长范围内均能实现0.3 nm 光谱分辨率的紧凑结构.在Zemax软件非序列模式下对像面进行分析,整个波段都在CCD 接收范围内,证明了该结构的可行性.

针对红外系统检测设备的小型便携化需求, 分析了检测仪的基本组成及对其进行小型设计的重点部位, 分别从优化设计指标、采用离轴抛物面多次反射光路设计、选用硬铝作为镜片加工材质等方面对红外平行光管进行了优化设计, 有效减小了光路系统的体积, 减轻了平行光管的重量。采用紫铜辐射面、热电制冷器、散热片等构造了小型高效的黑体辐射源结构, 设计了温度控制驱动电路, 实现了小型轻量的面源黑体。所研制的检测仪整机重量小于15 kg, 实现了小型便携, 并取得了理想的应用效果。

光谱仪器是光学仪器中一种重要的组成类型。主要研究和搭建了基于电荷耦合器件(CCD)的数字光谱分析仪，将光学系统、CCD、数据采集卡和光谱分析软件组成完整的数字光谱分析系统，实现了系统的数字化、自动化、小型化和便携化。设计了光谱分析软件以实现光谱信号的采集、显示、处理、寻峰、标定和存取，开发了光谱分析类库（SAL），提高了软件的可移植性，简化了后继软件开发。使用标准汞灯对数字光谱分析仪进行了标定，并使用激光笔发出的红光对软件的正确性进行了验证。该系统主要适用于现场远距离军用目标的实时探测，同时也可兼顾民用。实验结果表明，该数字光谱分析仪有较好的准确性及可重复性。