叶绿素的检测和监测在植物生理、水质状况、农业管理和生态系统健康等方面具有重要意义。笔者设计了一种基于微波光子滤波器（MPF）射频强度的叶绿素检测系统，该系统利用叶绿素质量浓度变化导致光纤端面反射率发生变化的原理，根据射频强度与叶绿素质量浓度之间的关系，实现对叶绿素的检测。该系统具有体积小、抗干扰能力强的特点，而且可以实现长距离检测。在该系统中，宽谱光源、微波信号源、掺铒光纤放大器、电光调制器、隔离器、光耦合器、光电探测器、频谱仪、光纤等构成了迈克耳孙干涉仪结构的微波光子滤波器。提取不同蔬菜的叶绿素溶液，采用该系统对叶绿素溶液进行检测，验证了其在植物叶绿素检测方面的可行性。采用该系统检测了叶绿素实验原液以及由叶绿素标准溶液配制的不同质量浓度梯度的叶绿素溶液，验证了射频强度与叶绿素质量浓度之间存在较好的线性关系，其中最大射频强度与叶绿素质量浓度的线性拟合度（R²）达到了0.9741，灵敏度为0.007881 dB/（μg·L^-1），最小射频强度与叶绿素质量浓度的线性拟合度达到了0.9841，灵敏度为0.02258 dB/（μg·L^-1）。上述实验结果表明该系统在高质量浓度叶绿素和低质量浓度叶绿素情况下均具有较好的传感性能。

通过模拟仿真, 研究了基于绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator, SOI)的微环生物传感器的传感性能, 得出其体传感灵敏度为38.71 nm/RIU, 探测极限为1.8×10-3 RIU, Q值为2.22×104。基于该结构, 分析了噪声对传感器性能的影响, 包括光源噪声和温度噪声。为了降低噪声影响, 设计了具有参考和探测通道的双微环差分传感器, 通过差分运算扣除噪声引起的谐振波长漂移, 从而可以有效降低噪声对传感器探测结果的影响。通过数值模拟和计算, 其被探测物的折射率变化的相对误差减小了15.85%, 表明微环差分传感器可以有效降低噪声的影响, 对提高微环生物传感器的性能将有极大的促进作用。

设计了一种可以探测单个纳米粒子的光学传感器结构, 该结构由双环、双环间耦合区的通孔和直波导构成, 并引入了Fano效应, 进一步增强了粒子在光场中出现时的光耦合场变化.当纳米粒子穿过两个微环间的通孔时, 其耦合系数和输出端的光强均发生变化, 提出了一种基于双环谐振器结构的高精度耦合系数传感方法, 通过检测双环谐振器耦合系数和输出端光强的变化对单体纳米粒子进行精确检测和计数.理论计算结果表明, 在损耗为1dB/cm的情况下, 与单环结构相比, 双环结构的灵敏度提升了两个数量级.该双环结构在减小波导损耗的同时有效提升了检测灵敏度.

分布式光纤温度传感器系统实质上是分布光纤喇曼光子传感系统(DOFTSS),它是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场的光纤传感系统,具有自标定、自校准和自检测功能.对光纤测温系统的基本结构和基本原理进行了说明,介绍了分布光纤喇曼光子传感系统基准值、定标和直线拟合算法的实现,通过RS232和光纤测温系统串行通讯实现了系统状态的设置和显示,并组成了火灾预测和报警系统,对硬件结构的实现和软件流程进行了说明.