近年来近红外激光吸收光谱检测技术得以飞速发展，其中对吸收线的光谱解析是光谱检测的重要研究内容之一.文章建立了气体激光吸收光谱测量实验平台，重点研究了混叠吸收线光谱检测算法，以6528.8 cm-1附近氨气吸收线为例，开展了特征光谱解析实验与算法研究.结果表明，结合小波降噪方法后，信号均方根误差降低4.45倍，利用多线Voigt线型拟合算法实现混叠吸收线特征光谱解析，线型拟合残差优于±2%.实验获得了氨气在室温不同压力下的特征吸收光谱，并计算得到各条吸收线的线强参数结果.测量线强与Hitran数据库的相对偏差在5.67~8.2%之间，线强计算的不确定度约为4.6%.有效的混叠吸收线光谱解析算法可实现气体线强参数的准确测量，有益于提高氨气浓度反演的准确性.

利用电子束蒸发方法在双面抛光的ZnSe基底上镀制单层Ge薄膜.在80 K~300 K温度范围内，采用PerkinElmer Frontier傅里叶变换红外光谱仪低温测试系统每20 K测量Ge单层在2~15 μm波长范围的透射率.采用全光谱反演拟合方法得到Ge单层在不同温度下的折射率.结果显示，Ge单层折射率均随波长增大而减小，且变化趋势基本相同.利用Cauchy色散公式对折射率波长色散关系进行拟合，得到Ge薄膜材料折射率温度/波长色散表达式为:n(λ,T)=3.29669+0.00015T+5.96834×10-6T2+0.41698λ2+0.17384λ4.最后，验证了Ge单层膜折射率温度/波长色散公式的准确性.

植被树高是生物量评估和森林生态监测的重要参数，但是大区域的植被树高数据获取困难.由大光斑星载激光测高系统森林回波可反演大区域植被树高，然而大坡度山区的植被和地面回波混叠严重，难以准确提取波形参数反演植被树高.为此建立森林目标回波的解析模型，推导出从混叠回波中分离植被和地面回波的必要条件，指出导致回波混叠的因素除了目标粗糙度和坡度，还有发射脉冲的发散角.分析了地表粗糙度和地形坡度对植被冠层回波的展宽效应及其对波形分解的影响，通过比较实测GLAS波形和仿真回波波形，验证了压缩光束发散角可降低森林回波对大坡度地形的敏感性.对于卫星轨道高度在500~600 km之间时，激光测高仪光束发散角一般在40~60 μrad，更有利于森林植被树高的反演.所得结论为提高大坡度山地森林树高反演精度，从星载激光测高仪的系统设计角度提供了有意义的参考.

针对高光谱遥感图像的异常检测问题，为了使高光谱降维数据能更完整地保留其光谱信息，提出了基于子空间中主成分最优线性预测的波段选择方法.采用改进相关性度量的谱聚类方法将高光谱波段划分为不同的子空间，并对各子空间中的波段进行主成分分析(PCA)，选择主要分量作为重构目标；以子空间追踪法为搜索策略，从各子空间中选择数个波段对其重构目标进行联合最优线性预测；合并各子空间中的所选波段得到最佳波段子集.实验结果表明，该方法选择的波段子集可以较完整地重构原始数据，与原始数据以及自适应波段选择(ABS)方法、线性预测(LP)方法、最大方差主成分分析(MVPCA)方法、自相关矩阵波段选择(ACMBS)方法、组合因子最优波段选择(OCFBS)方法得到的波段子集相比，其波段子集具有更好的异常检测性能.

采用再生长n+ GaN非合金欧姆接触工艺研制了具有高电流增益截止频率(fT)的InAlN/GaN异质结场效应晶体管 (HFETs)，器件尺寸得到有效缩小，源漏间距减小至600 nm.通过优化干法刻蚀和n+ GaN外延工艺，欧姆接触总电阻值达到0.16 Ω·mm，该值为目前金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备的最低值.采用自对准电子束曝光工艺实现34 nm直栅.器件尺寸的缩小以及欧姆接触的改善，器件电学特性，尤其是射频特性得到大幅提升.器件的开态电阻(Ron)仅为0.41 Ω·mm，栅压1 V下，漏源饱和电流达到2.14 A/mm.此外，器件的电流增益截止频率(fT)达到350 GHz，该值为目前GaN基HFET器件国内报道最高值.

设计了特定周期和占空比的非周期性高对比度光栅来实现光束的波前相位控制，进而实现对光束的多角度控制.在研究中，采用有限时域差分法模拟了特殊排列的非周期高对比度光栅，并获得了-10.644°,-21.176°,-28.307°,10.644°,21.447°和28.418°的光束控制角度.基于这种多角度控制的高对比度光栅阵列，提出了一种具有多角度光束控制的VCSEL光源，这种尺寸极小的宽角发射VCSEL光源系统能使激光雷达系统的结构紧凑化和微型化.

通过设计B和N原子取代碳原子，可以实现对石墨烯性能的调制.结果显示，石墨烯的带隙被打开，狄拉克锥在费米能级上上下移动，类似于对其进行p型或n型掺杂.在费米能级处电子态存在，电荷从杂质转移到C原子上或者从碳原子转移到杂质上.静态介电函数ε1(0)增大,在对应可见光及其以下的能量区域出现了新的吸收峰.由于B或N的掺杂，使得石墨烯中等离子体激发减少，导致了电子能量损失函数峰值的减少.只有一个明显的峰值与本征石墨烯最高峰的位置相同，但是峰值的高度显著增加.

为了实现大阵列电路集成，文中设计和实现了一种能与主动淬火电路集成的宽光谱范围和快速的单光子雪崩二极管(SPAD)芯片.一个精确的单光子雪崩二极管电路模型模拟了其在盖革模式下的静态和动态行为.该有源区直径为8 μm的单光子雪崩二极管器件是基于上海宏利GSMC 180 nm CMOS图像传感器(CIS)技术实现的.由于采用有效的器件结构，其击穿电压是15.2 V，淬灭时间是7.9 ns.此外，该器件实现了宽的光谱灵敏度，其在低过电压下的光子探测概率(PDP)从470 nm到680 nm光波长段最高可达15.7%.并且它在室温下的暗计数率相当低.

简述了空间激光通信中精跟踪系统的组成和控制结构，分析了捕获、跟踪、瞄准系统精跟踪探测器使用质心算法进行信标光斑定位时的误差来源，对精跟踪探测器信标光斑定位过程进行傅里叶频域分析.推导得到消除质心算法系统误差的理论方案，即信标光波长和精跟踪系统的F数乘积需大于精跟踪探测器的像元尺寸.分析了精跟踪系统实现过程中关键参数的选取过程，结合精跟踪系统的系统参数耦合关系，为了不损失精跟踪视场，在精跟踪探测器镜头前添加孔径光阑进行精跟踪系统优化，以消除精跟踪探测器光斑定位时的系统误差.理论计算和实验证明：当孔径光阑的直径小于9.32 mm时，精跟踪系统的相对孔径小于0.045，精跟踪误差仅为0.03 pixel，相比优化前的精跟踪系统，跟踪精度提高了1.9倍.

研制基于线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型化物联网节点，实现长波近红外光谱数据的采集和无线传输，针对节点的波长范围、分辨率、波长准确性和波长稳定性等参数指标开展性能研究实验.实验结果表明，节点的波长范围为950~1700 nm，光谱分辨率随波长增加而增大，约为峰值波长的1%，与滤光片特性相符，波长准确性优于1.3 nm，波长重复性优于0.1 nm，可以满足物联网中的近红外光谱分析应用需求.

利用Te熔剂方法，在天宫二号飞船上成功地生长了ZnTe：Cu晶体.微重力下生长的晶体质量优于地面生长的晶体，相同实验条件下，天宫二号上生长的晶体尺寸明显大于地面尺寸.通过阴极荧光光谱(CL)无损检测技术测试了5 kV、15 kV、25 kV高压下的ZnTe:Cu 晶体的阴极荧光图谱及光谱.

提出了一种基于光子晶体的粗波分-模分混合复用/解复用器，可在光子晶体上实现波分-模分的一体集成.根据时域耦合模理论，该器件采用点缺陷微腔和波长选择反射微腔的结构实现滤波.根据横向耦合模理论，利用非对称平行波导的结构实现模式转换.应用时域有限差分法对其性能进行分析，仿真结果表明，该器件可以实现1550 nmTE0模、1570 nmTE0模、1550 nmTE1模和1570 nmTE1模四个信道信号的复用和解复用，且具有较低的插入损耗(< 0.23 dB)和信道串扰(<-15.21 dB)，该器件在CWDM-MDM中有重要作用，对提升城域网的容量具有重要价值.

太赫兹波是理论上遥感卷云微物理参数的最佳波段，但星载太赫兹波被动遥感的结果易受到非卷云因素(地表反射率、大气廓线、中低层水云等)的影响.利用辐射传输模式分别模拟计算了地表反射率、大气廓线、中低层水云对大气层顶太赫兹辐射光谱的影响，并基于多重查找表法定量分析了这些因素的变化所造成的反演误差.结果表明：地表反射率对太赫兹辐射光谱的影响主要集中在300 GHz以下，对反演所选取的波段没有影响；实际大气廓线中水汽廓线和温度廓线的改变对反演结果产生影响，当温度廓线的变化在±2 K范围以内，或水汽廓线变化±20%时，对于粒子尺度大于50 μm、冰水路径大于10 g/m2的卷云，反演误差均保持在±20%以内；低云(云底高小于2 km)对所选通道的辐射没有影响，中云所产生的误差随着光学厚度和云底高度的增加而增大.

阵元数太多导致前视阵列SAR系统天线成本高和设计复杂，如何以较少的阵元数获取较高的成像质量是前视阵列SAR系统面临的重难点问题.根据系统成像质量要求，结合波束扫描、栅瓣抑制等技术，本文提出一种稀疏收发天线阵的设计方法.理论分析和仿真实验结果表明，该方法在保证一定成像质量的前提下，有效降低了阵元数量，提高了系统信噪比，具有一定的应用价值.

针对常规形状相似性度量方法在噪声干扰、部分信息遮挡和缺失情况下鲁棒性和准确性不足的问题，提出了一种基于主曲率增强距离变换的形状相似性度量方法.通过距离变换扩展形状轮廓的作用范围，提升相似性度量结果的鲁棒性；基于主曲率增强距离图，提升信息量丰富轮廓在变换图中的响应，提升度量结果的准确性.仿真对比实验验证了方法在噪声干扰以及部分轮廓遮挡或缺失情况下的鲁棒性和准确性，道路矢量与GPS信号和光学遥感图像的应用试验表明方法在实际应用中的有效性.与传统的形状相似性度量方法相比，基于主曲率增强距离变换的方法适用于非刚性目标形状相似性度量，而且鲁棒性和准确度较高.

基于光镊机理与倒置显微成像方法成功实现了铌酸锂微晶颗粒的光学捕获控制和光致取向的直接观测.由于铌酸锂微晶具有光学各向异性性质，所以在线偏振飞秒激光的操控下，所捕获的铌酸锂微晶颗粒能够依据激光偏振方向成功实现光控制取向.分析了铌酸锂微晶颗粒的激光控制取向机理，说明了铌酸锂微晶颗粒的取向可以利用激光的线性偏振方向进行光致取向旋转，有望应用于微纳光子学、MEMS、光控微型马达和微操作等科学研究领域.

农作物重金属污染监测是当今高光谱遥感研究的重要内容之一.重金属污染会引发农作物光谱畸变，但不同污染程度的作物光谱在形态上仍具有极高相似度，所以监测其畸变的关键问题之一是如何提取相似光谱间污染的弱差信息.本研究将变分模态分解(VMD)理论引入到光谱信息弱变化监测中，并结合包络线去除(CR)与欧式距离(ED)方法构建了光谱弱差信息的VMD-CR-ED测度模型，通过与光谱角(SA)与光谱相关系数(SCC)等常规光谱测度算法进行应用比较，证明VMD-CR-ED模型在有效区分玉米叶片的不同胁迫程度方面更具有优越性.同时，分析了VMD-CR-ED模型与玉米叶片光谱8个特征子波段的相关性.最后，基于检验数据验证了VMD-CR-ED测度模型在农作物铜铅污染监测方面具有可行性和可靠性.

设计了一种基于LiF和NaF材料的复合凹槽的光栅型红外吸收器.采用频域有限差分法(FDFD)分析了这种吸收器的吸收机理，以及结构参数、入射波的波长和入射角度对其吸收特性的影响.结果表明，对于入射的不同波长的红外线，这种吸收器会形成不同的光学谐振腔，能够在较宽的波长范围内对红外线形成强烈的吸收.在采用优化参数的条件下，在18~70 μm的波长范围和0~80°的入射角范围内，这种吸收器具有良好的吸收效果.文章的研究工作给光栅型红外线吸收器的设计、制作和应用提供了理论基础.

该研究以提高液相外延碲镉汞材料的质量为出发点，研究液相外延生长过程中碲锌镉衬底受到高温汞蒸气影响后的变化情况，并利用光学显微镜、白光干涉仪、能谱仪等分析测试手段对碲锌镉衬底表面进行分析.研究结果表明，液相外延生长过程中，高温汞蒸气对碲锌镉衬底中表面沉淀物尺寸无明显影响，但在衬底表面发现两种类型的腐蚀点，一种是尺寸为25 μm左右的较大腐蚀点，分布较均匀；另一种是尺寸为7 μm左右的圆形腐蚀点，分布不均匀.衬底经过液相外延薄膜成核生长前的温度变化过程以及高温Hg蒸气的作用，碲锌镉衬底表面形貌呈鱼鳞状，粗糙度增大了50%以上.

生物材料的显微高光谱成像分析技术是生物光谱学研究的前沿.烧伤、深度创伤病人治疗过程中，需要确定移植于患者创面的真皮替代物有没有进入正常的血管化进程，这是评价填充修复材料优劣的关键，也是患者创面恢复的重要指标.提出并实现了一种基于G-SA-SVM的快速血管化鉴别方法.该方法以显微高光谱成像技术为基础，首先对采集的高光谱数据进行光谱维和空间维的空白校正处理，然后对数据进行特征自适应性Gamma校正，最后利用模拟退火优化参数的支持向量机算法(SA-SVM)进行识别处理，有效定位红细胞，进而快速定位血管.实验结果表明，本文提出的G-SA-SVM算法误判率更低，识别精度更高，可以用于微血管新生的评价和鉴定.