光丝内部的超高钳制光强可诱导大气中的原子、分子等发生隧道电离或多光子电离，并辐射指纹荧光谱。得益于其在复杂大气环境中能够远距离传输的特点，飞秒激光成丝在大气远程探测方面具有广阔的应用前景。光丝诱导物质荧光的空间分布特性与成丝过程中激光、等离子体等参数密切相关，对于理解光丝内物理过程及调控光丝、提升远程探测信噪比等具有重要意义。综述了光丝诱导荧光在侧向、背向及前向三个重要方位的空间分布的研究进展，详细讨论了基于侧向分布表征光丝内光强及等离子体分布的方法，以及实验条件对荧光空间分布的影响，并对放大自发辐射现象及前向、背向远场空间分布的研究进展进行了介绍。最后对飞秒激光成丝诱导荧光空间分布的研究趋势进行了展望。

激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果。首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求; 然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析; 最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出。试验结果表明: 通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064 μm和1.57 μm双波长激光输出。

本文设计了一种基于长程等离子波导的表面增强拉曼光流体芯片, 利用介质波导激发等离子波导的耦合结构减小传输损耗, 增加传输距离, 以实现拉曼信号的长程探测。在632.8 nm的激发光入射下, 以金(Au)作为等离子波导芯层材料, PTFE做为介质光波导芯层材料, 经仿真分析发现: 介质光波导宽度为4 μm、厚度为0.2 μm, 等离子体波导宽度为4.5 μm、厚度为13 nm, 两波导间距D为3.1 μm时, 耦合效果最好, 场强大小约1.8024×108, 传输距离约0.3 mm, 是单独使用等离子波导传输距离的两倍。该研究为实现表面增强拉曼微流体芯片长程探测提供了理论依据。

空气激光是以空气为增益介质产生的相干辐射,具有高准直度、高相干性、高强度以及自由空间传输等优点,为远程探测提供了全新的技术途径。同时,空气激光是强场超快激光与空气中的原子分子相互作用的结果,蕴含了新颖而丰富的强场物理效应。综述了空气激光近年来的主要研究进展。首先介绍了三类空气激光的产生途径及基本特征,然后从氮气离子激光的增益机制以及量子相干性两个层面阐述了空气激光所蕴含的新物理效应,并讨论了空气激光在远程探测中的应用,最后总结了空气激光研究的意义,展望了该方向面临的机遇与挑战。

远距离检测主要用于人类不宜或不易接触的物品检测, 紫外拉曼光谱法是一种比较有效的远距离危险物品检测方法, 在反恐、禁毒和食品安全等领域具有广泛的应用前景。本文在分析远程拉曼光谱检测技术基本原理的基础上, 总结了紫外拉曼光谱检测技术的优势, 对远程紫外拉曼光谱检测技术的现状进行综合分析。从激光器发射、光学接收系统、光谱接收、光谱处理等方面分析了不同模块关键技术及研究现状, 分析了远程紫外拉曼光谱检测技术的研究难点和发展趋势。

远程拉曼光谱技术由显微拉曼光谱分析技术发展而来,是根据拉曼散射效应远距离探测某特定物质的技术。近年来随着对远距离爆炸物 探测和对行星探测需求的提升,远程拉曼技术成为研究热点。激光器和探测器技术的提升,为远程拉曼光谱系统的研究提供了新方法。阐述了远程拉曼光谱技术的主要研究方法, 介绍了该方法所使用的实验装置。在此基础上总结了近年来提出的一些新技术,讨论了各类技术方法的使用原因及其优缺点,以便探究如何针对不同的探测目的获得更良好 的探测结果。展望了未来远程拉曼光谱技术的研究发展方向。

远程激光诱导击穿光谱技术是一种利用脉冲激光和聚焦光路对远距离目标烧蚀击穿, 获取目标等离子体光谱, 定性或定量分析物质元素组成的光谱探测技术。 设计并搭建了一套远程激光诱导击穿光谱系统。 该系统结合卡式望远镜光学结构, 实现探测2～10 m距离的目标、 并可自动变焦。 基于该系统提出一种远程探测岩石主要元素含量方法。 通过对比实验, 研究了脉冲能量、 采集延时、 积分时间、 探测点累计探测次数对光谱信号的影响, 确定了岩石谱线获得的最佳条件。 选择48块岩石标本和6种常见国标岩石样品（页岩、 花岗岩、 安山岩、 玄武岩、 片麻岩、 伟晶岩)进行LIBS实验。 以原子光谱数据库为参考, 根据岩石的主要元素提取特征谱线（SiⅠ39055 nm, AlⅠ39440 nm, AlⅠ39615 nm, CaⅡ39685 nm, FeⅠ404 60 nm, SiⅠ50060 nm, MgⅠ51836 nm, NaⅠ58959 nm)。 利用偏最小二乘算法（PLS)建立岩石成分定量分析模型, 将48块岩石标本作为训练集进行求解, 并用六种国标岩石对模型进行检测, 预测岩石Si和Al元素含量, 平均误差分别为94%和96%。

空间外差拉曼光谱技术是一种新型拉曼光谱探测技术, 具有光通量大、 高分辨率、 无移动部件等技术优势, 非常适用于行星探测任务中, 对行星表面的矿物及有机物进行分析, 探寻可能存在的生命标志物。 作者将这一技术运用于远程拉曼光谱探测中, 对远程空间外差拉曼光谱仪的光谱分辨率、 光谱范围及信噪比等主要特性进行了分析与实验验证。 文章对远程空间外差拉曼光谱探测的基本原理进行了简述, 设计搭建了一套实验平台, 并进行了定标, 验证了其性能参数。 在此基础上, 获取了10 m处部分无机固体样品、 有机样品及天然矿物的拉曼散射信号, 对系统信噪比进行了估计。 由于装调精度不高、 光学器件缺陷等原因, 系统远非理想。 但测试结果表明, 对于大部分样品的主要拉曼散射峰, 系统信噪比优于5, 基本可以满足清楚分辨典型拉曼谱峰的要求, 依然可以证明这一技术的可行性。 空间外差拉曼光谱技术可以弥补色散型光栅光谱仪与傅里叶变换型光栅光谱仪的主要技术缺陷, 在行星表面物质探测与分析领域具有较大的应用前景。 作者对于这一技术的研究一定程度上证明了空间外差拉曼光谱技术在远程探测方面的潜力, 可为远程空间外差拉曼光谱仪的工程实现提供参考。

为了得到远程物体的微米级振动的频率信息, 采用基于散斑图像的远程振动频率提取方法, 以波长为532nm连续激光器作为光源照射50m远处被测物体表面, 通过高速摄像机记录物体表面反射空间内的散斑图样提取物体的微振动频率。采用激光散斑图像的数据处理方法,进行了研究分析和实验验证, 利用长焦镜头对远程散斑图像进行适当散焦处理, 然后提取视频散斑图像间互相关系数峰值点与原点之间的矢量大小来获取散斑的变化信息, 同时对一定宽频率范围内的振动频率进行提取。结果表明, 用该方法得到的激光散斑远程微振动频率的提取准确度达99.22%。该数据结果为激光散斑应用于远程频率振动检测提供了一定的论证依据。

远程激光诱导击穿光谱技术(Remote LIBS)是一种利用高能激光和聚焦手段实现远距离分析物质元素组成的光谱探测技术,是远程探测的一种重要手段.本文对远程LIBS的三种探测方式(开放路径式、光纤光路式和便携式探针式)及相应的系统结构做了总结和分析.传统的开放路径式对激光器、光学系统和检测系统的性能和规格要求严格,一直是远程LIBS的研究热点;光纤光路LIBS优点主要体现在系统光学聚焦结构的简化和等离子体光的有效接收.本文综述了远程LIBS新技术的研究进展,着重分析了飞秒成丝远程LIBS技术及与Raman光谱探测相结合等远程LIBS新技术的特点和优势.新技术大大提高了探测距离,增强了物质识别能力,为扩大远程LIBS的应用做出巨大的贡献.同时,论文详细介绍了远程LIBS技术在深空探测、危害物质检测、工业冶金、文物检测修复等领域的研究现状和应用新进展.远程LIBS技术随着激光技术和光谱检测技术的发展以及对LIBS定标反演的研究,探测距离和应用范围不断扩大,检测精度和准确度也在提升。