为节省时间和研究人员的精力，采用计算机辅助对细胞或细胞核进行检测。利用卷积神经网络的U-net衍生网络并结合图像处理过程开展对细胞核的检测。研究结果表明，该检测方法的检测精确度为0.82，召回率为0.83，F指标为0.83，具有较好的识别和分割效果。

为了更好地对目标的尺度进行实时估计，避免多尺度测试及提高目标跟踪的速度和精度，提出了一种新的优化目标跟踪算法。通过将跟踪效果比较好的区域提案网络引入普通的孪生网络，并在算法中引进条形池化模块和高效通道注意力模块，应对物体的尺度差异和跟踪过程中较为剧烈的形变。提出的算法在OTB100数据集上取得了0.833的准确度和0.658的成功率，在VOT2016数据集上取得了0.411的EAO指数，在VOT2019数据集上取得了0.275的EAO指数。

基于数字眼底图像进行视盘视杯分割是青光眼常用的诊断方法。为了更加精确地分割视盘视杯，提出了一种基于改进U-Net的视盘视杯分割方法。在传统U-Net的基础上，使用残差块改进了下采样部分，并使用卷积操作改进U-net中的跳层连接部分，使网络更加充分地获取特征信息。使用多种性能指标对训练的模型进行评价，结果表明，视盘模型和视杯模型在DRISHTI-GS数据集上的DICE系数分别达到了98.3%和97.2%，IOU系数分别达到了93.2%和88.5%。

为了设计用于检测DNA杂交状态的生物传感器，基于严格耦合波理论和等效介质的数值计算方法，通过FDTD软件的模拟仿真优化，设计了在可见光波段偏振无关、高灵敏度，可以检测DNA杂交情况的透射型导模共振免标记生物传感器。当检测到单链DNA(ssDNA)时，共振波长为481.46 nm；当检测到双链DNA(dsDNA)时，共振波长为490.11 nm；当检测区域没有DNA存在时，无透射光出现，可以用于区分单双链DNA。该生物检测传感器能够保持样品的生物活性，避免样品的物理或化学损伤，便于多次分析检测，在生物检测领域有着潜在的应用价值。

基于McKenna型燃烧器，研制了双光路成像系统，对煤粉颗粒燃烧过程中的背光投影轮廓图像和自发光光强分布信息进行同步采集，观察了不同高度位置煤粒的运动、着火和燃烧过程。针对烟煤和无烟煤颗粒燃烧实验中出现的挥发组分着火燃烧、碳黑形成、焦炭着火燃烧等现象进行了分析，发现两种煤种分别以均相着火和非均相着火为主。同时对煤颗粒燃烧时固体和挥发组分由于相间速度差产生的脱离现象编写了图像处理程序，分别计算了气固相的运动速度。该研究为进一步定量分析煤粉的着火和燃烧特性提供了参考。

为了实现对面板上缺陷精细分析和分类，设计了可见光波段、数值孔径为0.42的复消色差平场显微物镜和照明光学系统。通过合理结构优化、光焦度分配和材料的选择，优化出平场复消色差物镜，使其MTF曲线接近衍射极限。采用科勒照明匀光方案，设计照明光学系统，并用Lighttools软件对照明光学系统进行仿真。实验表明，光学系统分辨率达到0.775 μm，在成像视场范围内照明均匀性可以达到98%以上。设计结果与实际测试结果一致，可满足高精度面板检测使用要求。

为了研究不同层数纳米片在近红外二区的非线性光学吸收性质的变化，采用配体辅助再沉淀方法制备了不同层数（3～5层）的CsPbBr₃纳米片。以中心波长为1030 nm、脉宽为6 ps、重复频率为25 kHz的激光作为激发光源，利用Z?扫描技术研究了CsPbBr₃纳米片的非线性三光子吸收光学性质。研究结果表明：CsPbBr₃纳米片的非线性三光子吸收截面随层数减小而增大，量子限域效应增强，三层纳米片的三光子吸收截面高达4.1×10^?71 cm⁶s²photon^?2。CsPbBr₃纳米片在近红外二区具有优良的非线性光学吸收性质，可应用于多光子激发荧光成像领域。

为了能使照度计显示照度的同时，将照度值所对应的感应电压值也显示出来，方便对光电探测器的工作状态进行实时监测，设计了基于单片机的模拟光照度计。对该光照度计的光电转换电路、放大滤波电路、A/D转换电路、显示电路以及报警电路进行了设计，搭建了硬件电路系统，做出了光照度计的实物，并完成了对实物的调试工作。实验证明，所设计的光照度计可有效显示感应电压值。

针对激光惯性约束聚变（LICF）实验中诊断实验装置快速精确定位的迫切需求，提出了在LICF的实验场景下使用激光跟踪测量系统的快速定位瞄准方法。采用四路激光跟踪测量系统作为瞄准定位设备，构建了测量系统的数学模型，基于最小二乘法开展了系统瞄准定位精度的理论计算。当采用的激光跟踪仪测量误差为5 μm时，理论计算得到的夹角偏差为0.7492″，距离偏差为11.2083 μm；当采用的激光跟踪仪测量误差为10 μm时，夹角偏差为1.12″，距离偏差为18.2167 μm。理论计算结果表明，基于激光跟踪测量系统的瞄准方法，符合LICF中实验装置快速精准的定位需求，为将来在我国激光惯性约束聚变装置上使用激光跟踪测量系统作为瞄准定位设备提供了参考。

理论上折射率为?1的平板超透镜可以实现完美成像，但等效折射率为?1的光子晶体结构，不满足介电常数ε=?1和磁导率μ=?1的条件，光子晶体与自由空间阻抗不匹配，某些角度的入射光与光子晶体内布洛赫波不能耦合，致使该空间频率光信息丢失，限制了光子晶体成像分辨率。为了提高成像分辨率，在光子晶体表面设置亚波长光栅结构，利用光栅的增透减反和波矢匹配作用，提高光子晶体对入射光的耦合效率。通过调整光栅周期，使更多高空间频率分量参与成像，同时抑制低频分量的传输。设置亚波长光栅结构后，光子晶体成像分辨率由597 lp/mm提高到了850 lp/mm，突破了衍射极限。

黄曲霉素B1（aflatoxin B1, AFB1）是一种常见于农作物中的真菌毒素，是所有真菌霉素中毒性最强且具有致癌性。因此，快速、有效地检测出食品中AFB1对于食品安全来说具有重要意义。设计了一种基于表面增强荧光（surface-enhanced fluorescence, SEF）技术的光学芯片用于AFB1灵敏检测。该光学芯片以纳米多孔金（nanoporous gold, NPG）作为荧光增强基底，通过在其表面先后组装适体SH-DNA2和互补适体Cy5-DNA1构建针对AFB1的功能芯片。该芯片利用AFB1和Cy5-DNA1与SH-DNA2之间竞争结合，释放Cy5-DNA1引发来自Cy5荧光信号的衰减，通过监测Cy5的荧光强度的变化实现对AFB1的检测，检测极限可达到10^?7 μg/L且线性动态范围有4个量级。

为了解决光学频率梳长时锁定困难的问题，对光学频率梳重复频率（f_r）与载波相位偏移频率（f₀）的控制方法进行了改进。采用上、下两块半导体制冷片（TEC）对振荡器局部环境进行温度控制，并微调TEC温度将f_r与f₀漂移量分别稳定在10 Hz和600 Hz以内。利用锁相电路反馈控制有效腔长和泵浦光功率对f_r与f₀进行了精密锁定。光学频率梳在170 h时间内连续锁定，f_r与f₀抖动标准偏差分别为0.83 MHz和280 MHz。结果表明，该方法可以实现光学频率梳的长时锁定，增强其环境适应能力。

为研究Lumogen （C₂₂H₁₆N₂O₆）薄膜在真空紫外波段的光致发光特性及辐照损伤，采用热阻蒸发法，以氟化镁为基底制备Lumogen薄膜。使用真空紫外荧光光谱仪、原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外?可见分光光度计等仪器分别对薄膜的光致发光特性、荧光强度衰减变化、表面形貌、透过率等进行测试与表征。实验结果表明，真空紫外波段的最佳激发波长为160 nm；发射峰宽为500～620 nm，峰值位置是在528 nm处；在160 nm激发波长持续辐照20 h后，发射峰位置的荧光强度由快及慢地从8.76衰减为0.83，整体下降了90.5%；薄膜表面的均方根粗糙度从10.96 nm增加到14.96 nm；160 nm真空紫外光的高光子能量使Lumogen分子中的荧光助色团－OH断裂，薄膜表面受损，造成不可逆的破坏；被真空紫外光持续辐照后的Lumogen薄膜在250～450 nm波段内的透过率下降了约50%。研究结果表明，Lumogen薄膜在持续高能真空紫外光辐照下，薄膜表面会造成损伤，光学性能会下降，为其在紫外探测器件及航空航天领域的应用研究提供一定参考。

光声成像因其独特的成像原理，兼顾了功能性和分辨率，对诊断和处理心血管疾病具有十分重要的意义。通过对光声血流速度测量进行综述，系统介绍了光声多普勒、光声显微成像和光声相关谱三个原理下的血流速度测量原理及具体应用，以期对此领域的研究人员的研究提供参考。