针对宽波段吸光度直接反演温度的测温方法，数值仿真分析了300~2000 K温度范围内光谱噪声独立作用、光谱参数误差独立作用和二者综合作用对温度反演精度的影响。在光谱噪声单独作用下，以±0.005幅值噪声为一倍噪声，添加幅值从±0.005增加至±0.1的光谱噪声。当噪声幅值为±0.1时，温度的最大标准差为46.58 K@1700 K，为达到小于10 K的标准差，需将光谱噪声幅值控制在±0.02以内。在光谱参数误差单独作用下，分别对可标定的强吸收线和不可标定的弱吸收线的光谱参数添加1%和10%~50%的误差，温度最大标准差为7.77 K@1300 K（1%和40%的误差组合），其中线强误差对温度反演的影响较大，故应尽量将线强标定误差控制在1%以内。在光谱噪声和光谱参数误差的综合作用下，光谱噪声对测温精度的影响更大，在实际测量过程中获得信噪比较好的吸收信号可减小光谱噪声带来的影响。

可见光和近红外（Vis-NIR）光谱仪是一种实用的工具，可用于替代土壤物理和化学分析以评估土壤性质。最佳波段组合算法是一种通过考虑波段之间的相互作用信息来提取光谱变量的有效方法，但是对于实验室Vis-NIR光谱数据，该方法易受“维数灾难”的影响。提出一种适当地降低光谱配置（减少光谱带的数量和粗化光谱分辨率），以提高计算效率且不会显著影响预测精度的方法。首先，构建了6个光谱配置，即光谱波段的数量从2001个减小到19个，光谱分辨率从3 nm增加至100 nm，并且光谱采样间隔等于光谱分辨率（均匀间隔采样）。然后，通过偏最小二乘回归结合最佳波段组合算法预测不同光谱配置下土壤有机质（SOM）和电导率（EC）的最佳光谱参数。结果表明：直到光谱分辨率为60 nm时（每个光谱32个波长），最佳波段组合算法与全波段光谱数据相比，可以提高预测精度。最佳波段组合算法在1~20 nm光谱分辨率下，预测精度没有显著差异（约为2%）；SOM［（决定系数Rv2等于0.77，均方根误差（RMSE_P）等于0.325％，性能四分位数范围的比率（RPIQ_v）等于3］和EC（Rv2等于0.70，RMSE_P等于6.88 dS·m^-1，RPIQ_v等于2.21）分别在20 nm和10 nm的光谱分辨率下获得了最佳预测性能。

水体受石油污染日趋广泛, 给人类及生态环境带来严重威胁。 快速、 准确和可靠地监测水体石油污染状况, 对于理解其环境行为和评估人体暴露风险至关重要。 石油类组分往往具备较好的光谱响应, 然而基于光谱技术快速监测实际石油烃污染水体却鲜有报道。 该研究以典型石油污染场地的地下水和地表水为对象, 在全面分析水质电导率、 总有机碳, Cl-, NO-3, SO2-4, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, NH+4, 挥发性有机物和石油烃C6-C9, C10-C14, C15-C28, C29-C40浓度基础上, 对水体样品进行紫外-可见光光谱、 同步荧光光谱、 三维荧光光谱表征, 采用多元数据分析手段评估光谱技术在石油污染场地快速识别应用的可能性。 结果表明: ①紫外-可见光光谱和同步荧光光谱参数表明, 污染的地下水中含有大量芳香族化合物, 且有机物分子结构复杂, 含有大量的羟基、 羰基、 羧基和酯类等取代基, 三维荧光光谱参数表明污染水体中有机物经过了长时间的生物转化, 说明污染地下水中有机物稳定性强, 降解性差; ②三维荧光光谱图表现出Ⅰ和Ⅳ区明显的荧光峰, Ⅴ区存在肩峰的水体主要是苯系物污染, 而三维荧光光谱图表现出Ⅱ和Ⅳ区明显的荧光峰, Ⅰ区存在肩峰的水体主要是萘系物污染, 三维荧光光谱图表现出Ⅱ区最高荧光峰, Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ和Ⅴ都存在肩峰的水体主要是萘系物和菲系物污染; ③石油烃C6-C9组分浓度可采用紫外-可见光光谱参数S308～363, SUVA254和三维荧光光谱中Ⅰ区体积快速指示, 石油烃C10-C14组分和总石油烃(TPH)浓度可采用三维荧光光谱中Ⅳ区体积快速指示, 石油烃C15-C28和C29-C40组分浓度可采用三维荧光光谱中Ⅰ区体积快速指示。 研究证实利用光谱参数结合多元数据分析可对石油污染水体进行快速识别, 为地下水石油污染监测和修复提供了一种全新的快速在线监测分析方法。

采用顶部籽晶提拉法(TSSG)生长了钬铥双掺钨酸镱钾(KHo0.04Tm0.06Yb0.9(WO4)2)激光晶体。测试了该晶体的吸收及荧光光谱, 计算了其光谱参数。实验结果表明: 该晶体在890~1 000 nm范围吸收带较宽, 半峰宽为90 nm, 计算了主峰1 000 nm处吸收截面为16.92×10-20 cm2; Tm3+在1 690~1 812 nm范围存在较宽的吸收带, 半峰宽为118 nm, 易于实现Yb→Ho、Yb→Tm、Tm→Ho的能量传递。根据Judd-Ofelt理论, 计算了该晶体的光谱强度参数。根据Tm3+、Ho3+、Yb3+离子能级图, 讨论了产生1 750~2 200 nm荧光发射的3种能量传递方式。最后计算了主峰2 030 nm处受激发射截面为3.47×10-20 cm2, 表明该晶体可作为2 μm波段优异的激光增益介质。

将可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于高温气体浓度在线检测, 谱线参数的准确性非常重要。 为利用红外波段进行燃烧生成H2O的浓度在线测量, 需要实验校准H2O的谱线参数, 尤其是Ar加宽系数, 该系数对燃烧反应速率测量和机理验证至关重要。 采用半导体激光器作为光源, 结合实验室搭建的谱线参数测量系统, 采集了1.39 μm波段附近H2O的4条吸收谱线信号, 获得了谱线线强、 自加宽系数和N2加宽系数, 与HITRAN数据库和文献结果进行了对比, 均吻合较好。 首次系统地获得了该波段谱线的Ar加宽系数。 在谱线参数确定基础上, 获得了在反射激波高温条件下H2/O2/Ar燃烧生成H2O的浓度随时间的演变曲线, 验证了相应燃烧动力学机理。 结果为利用该波段进行含氢燃料燃烧过程H2O浓度测量及相关高温燃烧动力学研究提供了可靠的实验依据。

用熔融急冷法制备了Tm3+(1.0wt%)离子掺杂Ge30Ga5Se65和Ge30Ga5S65(mol%)玻璃, 测试和分析了玻璃的吸收光谱和荧光光谱特性。根据吸收光谱, 应用Judd-Ofelt理论计算分析了Tm3+在上述玻璃样品中的强度参数Ωt(t=2,4,6)以及Tm3+各能级的自发跃迁几率、荧光分支比和辐射寿命等光谱参数。

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂在室温下的吸收光谱，发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd－Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据，用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等，拟合得Nd³⁺离子的3个晶场调节参数Ω_λ(λ=2，4，6)的值，并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出，Nd∶KY(WO₄)₂(β_1060nm=0．4380)和Nd∶KG(WO₄)₂(β_1060nm=0．4618)晶体荧光分支比都较大，计算了该晶体的X=Ω₄／Ω₆，并将其X值与其他晶体的X值加以比较，Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂均易于实现1．06μm激光输出，适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。

制备了Na5Er(WO4)4的粉末和单晶，测定了晶格参数、单晶吸收光谱，激发和发光光谱。计算了吸收谱线振子强度，根据Judd-Ofelt理论拟合出Er3+发光光谱的三个强度参数Ω2，4，6＝1.74，1.46，0.51×10-2 cm2，计算了自发辐射电偶和磁偶跃迁振子强度和跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面等光谱参数，讨论了Er3+发光谱线出激光的可能性。