植被日光诱导叶绿素荧光是一种可以表征植被光合生产力的重要衡量指标。为了实现对植被日光诱导叶绿素荧光的广域精准探测，设计并研制了一种叶绿素荧光高光谱成像探测仪。该成像探测仪使用了基于棱镜-体相位全息透射光栅的全透射式光学系统，在高数值孔径（0.25）的基础上实现了高光学性能：可在20°视场和670~780 nm（可扩展至650~800 nm）工作波段实现1 mrad的空间角分辨率、0.3 nm的光谱分辨率和优于100的信噪比。由系统设计结果、样机测试结果和应用数据分析结果可知，样机完全满足设计要求。本仪器可为农林监测和碳循环观测提供重要的科学数据，并可作为陆地植被光合作用中有效的新型观测手段。

在照明领域中, LED已被证明是一种很有前途的人造光源, 其光谱可以用来合成日光光谱。 目前通过不同种类的LED合成日光光谱的关键问题是如何从LED数据库中选择LED型号和确定各型号LED的工作参数。 针对这一问题, 科学家们提出了通过各种数学模型来表示LED的光谱功率分布, 如高斯函数、 洛伦兹函数、 logistic功率峰函数等。 这些数学模型可以准确地反映出LED的非线性光谱特征, 包括峰值波长、 半高宽、 红移等。 但是通过数学光谱模型模拟的LED光谱与真实的LED光谱并不完全相同, 通过数学光谱模型模拟的LED光谱曲线都是轴对称的。 然而, 真实的蓝色和绿色LED光谱曲线在短波长的一面更陡, 在长波长的一面更缓, 红色LED光谱曲线则相反。 基于现有的多个LED的基础上提出了一个新的模拟日光光谱的方法。 通过设计一个滤光片和调节各个现有的LED光源的辐射量权重（LED光源的辐射量权重为当前LED光源的辐射量与该LED的最大辐射量的百分比）来进行仿真实验, 以此模拟出一个新的光源, 使其光谱与日光光谱相接近。 即将一个滤光片放置在多个LED的混合光源下, 通过滤光片的光谱透射率和各个LED光源的辐射量权重来限制光源的光谱, 使得修正后的多个LED混合光源的光谱尽可能的接近日光光源光谱。 因工业要求需要对滤光片的光谱透射率曲线进行平滑约束。 最后通过优化后的滤光片的光谱透射率求出各个LED光源的辐射量权重的最小二乘解, 从而得到各个最优的LED光源的辐射量权重。 通过仿真实验, 最后该方法得到的模拟日光光源的相关色温(CCT)为6 492 K, 目标光源的相关色温为6 503 K。 模拟日光光源光谱与日光光谱的拟合优度(R2)为0.992 6。 该方法对基于LED的日光光谱拟合的研究有重要的参考价值。

小麦条锈病是影响我国小麦产量的主要病害之一, 在小麦受到条锈病菌侵染初期探测到病害信息, 对小麦条锈病的防控以及产量和品质的提高具有更为重要的意义。 反射率光谱主要反映植被生化组分的浓度信息, 而日光诱导叶绿素荧光则对植物光合生理变化响应灵敏。 为了更好地实现小麦条锈病病情严重度的遥感探测, 尤其是条锈病的早期探测, 对日光诱导叶绿素荧光和反射率光谱数据监测小麦条锈病病情严重度的敏感性进行了对比分析。 首先利用地物光谱仪测定了不同病情严重度的小麦冠层光谱数据, 基于夫琅和费暗线原理利用3FLD(three-band Fraunhofer Line Discrimination)方法提取了小麦条锈病不同病情严重度下的日光诱导叶绿素荧光数据, 然后分别利用反射率光谱数据和日光诱导叶绿素荧光数据构建小麦条锈病不同发病状态下的遥感探测模型, 并通过保留样本交叉检验方式对预测模型精度进行了评价。 结果表明: （1）当小麦条锈病病情指数低于20%时, 日光诱导叶绿素荧光对小麦条锈病病害信息的响应比反射率光谱数据更为敏感, 以日光诱导叶绿素荧光为自变量构建的小麦条锈病病情严重度预测模型达到了极显著性水平, 能够在植被叶绿素含量或叶面积指数发生变化之前探测到植物的胁迫状态, 实现作物病害的早期诊断, 而反射率光谱数据则难以探测到条锈病病害信息; （2）在小麦条锈病病情严重度处于中度发病(20%＜DI≤45%)状态时, 虽然日光诱导叶绿素荧光和反射率光谱数据均能实现小麦条锈病病情严重度的遥感探测, 但利用日光诱导叶绿素荧光数据构建的预测模型优于反射率光谱数据; （3）当小麦条锈病病情严重度达到重度水平(DI＞45%)时, 利用反射率光谱数据和日光诱导叶绿素荧光数据构建的小麦条锈病病情严重度预测模型均达到了极显著性水平, 两种数据均能够较好地实现小麦条锈病病情严重度的遥感探测。 该研究结果对提高小麦条锈病的遥感探测精度具有重要的意义, 为利用TanSat等卫星的荧光数据进行小麦条锈病的早期探测提供了参考依据。

根据全日日光色温和亮度的变化曲线，利用RGBW四色LED混光模拟全日日光色温和亮度的变化，并采用遗传算法优化混合光的显色指数.采用Matlab进行仿真，并基于Arduino开源平台搭建日光模拟系统对仿真结果进行验证.实验表明，该策略可准确模拟全日日光色温和亮度的变化规律，同时通过遗传算法的优化可使LED混合光兼具最优的显色性能，验证了所提策略的正确性和有效性.该策略可应用于密闭环境照明、植物照明等特殊照明领域的日光模拟仿真试验和工程实践.

研究了日光/Fenton法对辽河油田采油废水处理效果, 并分析了日光/Fenton法好于普通Fenton法的原因。 辽河油田采油废水主要含有苯类和烷烃类化合物, 日光/Fenton法对辽河油田采油废水处理效果与废水水层高度相关, 水层高度升高, COD去除率降低, 日光对本油田废水的穿透能力在1 m左右。 废水水层高度为40 cm左右时, 采油废水经日光/Fenton法处理后, COD由430降至63.2 mg·L-1。 通过紫外可见光谱法、 红外光谱法(FTIR)及X射线衍射法证明了利用日光/Fenton法处理辽河油田采油废水时体系中有聚铁生成, 聚铁的形态与普通Fenton体系生成的聚铁基本相同。 同时利用紫外光谱法研究了苯类及烷烃类的转化方式, 结果表明: 烷烃类在日光/Fenton和Fenton体系中的转化方式基本相同; 而苯类在日光/Fenton体系中的羟自由基作用下转化成具有光敏性的物质。 芳香族中间产物的光敏性是日光/Fenton法比普通Fenton法高效的原因。

讨论了基于LED和荧光灯光源以及有无紫外线光谱的动态光照明的分类和应用。介绍了基于荧光灯的动态光照明历史。并讨论了发光二极管技术应用于动态光照明的原因。综述了动态光照影响人体皮质醇,褪黑素,警觉性,体温和情绪的作用机理。并介绍紫外线照射的安全标准。提出了一种理想的动态光照明,此种动态光考虑显色指数,色温,光照度,光谱结构和动态变化。

我国地域辽阔, 各地光气候有很大区别, 为了扩大和提高太阳能与天然光的利用范围及利用效率, 采用一种便携式的光谱扫描仪, 对我国不同光气候分区的7个代表性城市(昆明、 西宁、 北京、 深圳、 南京、 南昌和重庆)一天中不同太阳高度角对应时刻的地面直射日光光谱在380～780 nm可见光谱段进行了跟踪观测, 分析了不同光气候分区城市一天中不同太阳高度角对应时刻的日光光谱变化规律, 比较了不同光气候分区城市的日光光谱曲线, 总结了日光光谱辐射强度的影响因素。 分析表明: 不同光气候分区城市一天中不同太阳高度角对应时刻的日光光谱辐射强度不同, 但日光光谱功率的分布和走向基本一致, 总体呈先上升后下降的趋势, 最大峰值出现在475 nm附近, 380～475 nm之间光谱功率分布曲线出现陡升, 475～700 nm之间曲线有下降趋势但基本平稳, ＞700 nm曲线出现了反复的较大起伏; 不同光气候分区城市的日光光谱功率分布曲线的分布和走向也基本一致, 没有明显的与不同光气候分区直接相关的日光光谱功率分布差异性规律; 日光光谱辐射强度与太阳高度角和日面状况密切相关。

植被叶绿素荧光与光合作用关系密切, 被认为是光合作用的有效探针。 该研究利用成像高光谱传感器和无人飞艇构建了一套适用于低空叶绿素荧光探测的系统。 针对低空叶绿素荧光探测中, 太阳下行辐射光谱难以获取的情况, 基于已有的aFLD方法, 提出一种新的叶绿素荧光提取方法a3FLD, 该方法利用了非荧光发射体, 且考虑植被反射率在夫琅和费线附近的变化。 通过模拟数据以及实测数据对两种提取结果进行了比较。 模拟数据分析结果显示: 当地物的反射率在夫琅和费线附近存在一定的变化时, a3FLD计算得到的荧光值误差小于aFLD, 地物反射率变化越大, a3FLD的改进越明显。 对低空高光谱影像数据的分析显示: aFLD和a3FLD提取不同植被的日光诱导叶绿素荧光相对大小关系相一致, 与作物所处的生长阶段吻合。 但aFLD荧光提取值比a3FLD高15%左右。 aFLD的结果中有部分非荧光发射体得到较强荧光, a3FLD能改进此问题。 结果显示, 利用该系统和方法能够成功地提取到植被叶绿素荧光, 且所提出a3FLD方法提取的结果优于aFLD方法。