在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法，主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展，分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。

提出针对线性渐变滤光片型近红外光谱组件的时空域性能改善方法，并通过研制微型化512×2元InGaAs光谱组件，结合多帧数据融合算法完成了实验验证。光谱通道采用基于多次测量的两列相邻光敏元动态组合实现，相比单个大光敏元作为光谱通道，可以改善探测器盲元引起的不良影响。波长标定和测试结果表明，该光谱组件在线性渐变滤光片的分辨率限制下，可以有效减小相邻光谱通道间的波长间隔。

针对最高分辨率可达0.1 pm的布里渊近红外光谱仪波长标定的难题,基于多次标定逐步降低波长误差的思路,提出了一种协同融合标定原理的标定流程:首先,基于布里渊光谱分析理论模型,结合泵浦信号波长、受激布里渊频移、增益谱线型函数等推导出超高分辨率光谱的理论波长;然后,采用FP标准具进行相对波长的标定;最后,基于气室完成绝对波长的标定。气室中充入HCN+ 12CO+ 13CO混合气体,以实现C+L波段的覆盖。针对可能存在的光谱鬼线,提出了一种基于受激布里渊增益谱与衰减谱共生特性的鬼线识别方法。实验结果表明:布里渊光谱仪的理论波长偏差超过了10 pm,相对标定可将波长不确定度降低到±2.5 pm,绝对标定可将波长不确定度进一步降低到±0.035 pm。

介绍了东方超环(experimental advanced supereonducting tokamak, EAST)托卡马克上的两套快速极紫外(EUV)光谱仪系统波长的原位标定方法、 结果及其应用。 这两套谱仪均为掠入射平场谱仪, 时间分辨均为5 ms·frame-1。 两套谱仪分别工作在20～500和10～130 的波段范围, 由步进电机控制探测器在焦平面上移动实现整个观测波段上的波长扫描。 利用这两套谱仪系统观测极紫外波段光谱, 计算EAST中低-高Z杂质离子特征线辐射强度随时间的演化, 监测和研究等离子体中杂质的行为。 高Z杂质尤其是钨、 钼等金属元素, 发出的EUV波段光谱的构成非常复杂, 准确识谱对谱仪精确的波长测量能力以及谱分辨能力要求很高, 因此精确的波长标定是识别钨、 钼等高Z杂质谱线以及研究它们行为的最关键的技术之一。 利用EAST等离子体中类氢到类铍的低、 中Z杂质的特征谱线以及它们的二阶甚至三阶谱线, 结合谱仪系统的色散能力, 对这两套快速极紫外光谱仪的波长进行了精确的原位标定。 用于波长标定的杂质谱线有O Ⅷ 18.97 , O Ⅶ 21.60 , C Ⅵ 33.73 , Li Ⅲ 113.9 , Li Ⅲ 135.0 , Li Ⅱ 199.28 , Ar ⅩⅤ 221.15 , He Ⅱ 256.317 , He Ⅱ 303.78 , Ar ⅩⅥ 353.853 及C Ⅳ 384.174 等。 利用波长标定的结果对观测到的EUV光谱进行谱线识别, 两套谱仪观测到的绝大多数谱线波长与美国技术标准局(National Institute of Standards and Technology, NIST)数据库的标准波长相差分别小于0.08和0.03 。 开发了谱仪波长原位标定程序模块, 将这个模块内嵌到谱仪数据实时上传的交互式软件中, 实现了全谱数据以及特征谱线强度随时间演化数据的实时处理和上传。 同时利用开发的全谱分析交互式软件以及EAST上的数据查看软件, 最终实现了快速EUV谱仪自采数据的准实时分析、 读取和查看。

基于交叉非对称式Czerny-Turner系统,研制了一种宽光谱、高分辨率的微型分光光度计。采用三次多项式拟合的方法对该分光光度计进行波长标定,测得其相对波长误差小于0.1 nm。采用该分光光度计搭建一套实验测量系统,并配制显色剂与六价铬标准溶液,测试该系统的性能。结果表明:该分光光度计能够满足六价铬水质在线分析仪的应用需求,为实现高精度、多波长水质参数在线监测提供了解决方案。

提出了一套基于FPGA(fiber-Bragg-grating)和DS18B20的温度布拉格光栅的波长标定方法。基于DS18B20对外界温变的实时响应特性，将数字温度传感器DS18B20与连接了光谱仪的温度光纤布拉格光栅FBG置于同一温度场中，以现场可编程门阵列FPGA(field-programable-gate-array)作为数据处理和控制芯片，设计了通过串口发送智能指令对温场变化的实时监控和显示系统。方法中不需要温箱进行恒温控制，降低了FBG波长标定的成本及功耗。实验表明，标定出的波长-温度曲线线性度为0.999，测得光栅的温度灵敏度系数为9.899 pm/℃，与用恒温箱测得的结果10.468 pm/℃相差0.569 pm/℃，在系统允许误差0.619 pm/℃范围内，验证了该方法的准确性。

针对所研制的基于渐变滤光片的高 分辨率宽波段红外光谱辐射计，提出了一种波 长标定方法。首先，由理论推导给出初始 波长，并对所用渐变滤光片的非线性进行校正。然后采用基 于波长基准源的特征峰匹配法进行波长校正，进而完成波 长标定。最后使用激光器对标定精度进行校验。结果表 明，本文方法的标定精度优于1%。

为了满足高校教学和人才培养的需求,便于系统的小型化、低成本,设计了低成本光谱仪的光学系统和机械结构,制作了低成本的光谱仪实物并完成了对仪器的性能测试。该光谱仪的工作波长为400~800 nm,分辨率为20 nm,仪器尺寸为200 mm×120 mm×80 mm,成本控制在2 000元以内。通过对仪器的测试,获得了六个光谱特征峰,验证了低成本光谱仪系统光学设计的可行性和合理性。

电荷交换复合光谱诊断（CXRS）是在核聚变装置上测量离子温度和旋转速度分布的常规诊断方式之一。通过测量等离子体中完全电离的碳离子（C6+）与高能中性氘之间发生电荷交换辐射出的碳谱线（C VI， 529.059 nm，n=8→7）的多普勒频移来计算C6+的速度，而准确测量的前提是波长的精确标定。介绍了东方超环托卡马克装置（EAST）上CXRS系统的离线波长标定和实时波长标定方法，详细分析了二者的优缺点，针对EAST等离子体及CXRS诊断现状提出了一套应用激光（波长为532.1 nm）作为波长实时标定光源的方案，同时对该方法的有效性进行了仿真分析及实验验证。结果表明使用该方案和利用常用标准灯得到的标定结果一致。