利用MODIS二级云产品和大气产品资料，采用通用大气辐射传输软件模拟计算了水云存在的情况下8.55 μm、11.03 μm和12.02 μm波段水云大气顶亮温，并对三波段的MODIS云顶观测亮温和模拟计算的亮温进行了对比分析.结果表明：利用MODIS卫星观测云参量、大气参量和空间几何参量，结合通用大气辐射传输软件模拟计算的亮温和MODIS云顶亮温分布基本一致，亮温差较小，主要分布在－10 K~10 K附近.模拟计算的三个通道亮温差BTD(8.55~11.03 μm)和BTD(11.03~12.02 μm)的变化符合水云的情况.

傅里叶望远术是一种能对深空暗弱目标进行高分辨率成像的技术.为了验证大气湍流对傅里叶望远镜系统的影响，进行了实验室环境下大气湍流模拟实验研究.在三束光傅里叶望远镜实验系统上，通过控制射频驱动器的输出功率来模拟光强抖动，改变射频驱动器的瞬时频率来模拟相位抖动.给出了实验理论依据，推导了湍流强度与实验变量的关系.实验在弱湍流闪烁和相位抖动两种情况下，分别给单束光和三束光加随机扰动并计算其Strehl比.结果表明，只在单束光上加扰动时重建图像影响不大;在三束光上加扰动时，弱湍流光强抖动对傅里叶望远镜系统的成像效果影响具有较大的随机性，而相位抖动会严重影响系统成像质量.因此，消除光强抖动和相位抖动影响是图像重建算法改进应该考虑的一个关键因素.

光子晶体光纤轴向方位角的确定在光纤器件的加工制作中具有重要的意义.采用平行光侧向照射光子晶体光纤，研究了六边形结构、混合结构以及大模场结构这三种光子晶体光纤，获取其在不同轴向方位角时的侧视光强图像.随着光纤绕轴向旋转，其光强图像出现特定的亮纹光强特征，通过分析得到亮纹光强特征值随光纤轴向旋转之间的变化关系，发现其透射光强图像的光强特征值呈现周期性变化，并与光纤空气孔结构有一定对应关系.采用Tracepro仿真模拟三类光子晶体光纤的侧视光强图像特征，在模拟侧视光强图像中，也出现随轴向旋转变化而变化的亮纹特征，模拟侧视光强亮纹变化特征与实验亮纹特征具有相似的变化规律.对比光子晶体光纤亮纹光强特征值随轴向方位角变化关系的实验曲线与模拟曲线，发现当光源平行于光纤空气孔构成的近似六边形结构的顶角连线照射时，其亮纹光强特征值出现极大值，可以实现光子晶体在特定轴向方位角的定位.

以太赫兹低损耗聚合物材料Topas环烯烃共聚物为基材，设计了一种带隙型光子晶体光纤.光纤由三角形排列的圆角正六边形空气孔构成包层，缺失四个近邻空气孔构成近菱形的二重对称空气芯.采用有限元法分析了该光纤在太赫兹波段的传输特性.结果表明：在1.5 THz附近约0.3 THz的宽频范围内存在光子带隙，光纤可以基于光子带隙效应将太赫兹波束缚在空气芯中传输.在1.4~1.6 THz范围内具有10－3数量级的高双折射;x偏振基模和y偏振基模的损耗都小于0.1 cm－1，分别在1.53 THz和1.5 THz处达到最小值0.029 1 cm－1和0.028 7 cm－1.所设计的太赫兹Topas光子带隙光纤具备结构简单、易制备、直径小而易弯曲的特点.

利用硫系光子晶体光纤色散可控特性，设计了一种宽带超低色散平坦硫系光子晶体光纤，采用多极法研究了孔间距和占空比等参量对色散曲线的影响.通过优化包层中不同层数空气孔的直径，获得内两层气孔半径为0.7 μm，外两层气孔半径为0.8 μm和孔间距为5 μm的光子晶体光纤结构.模拟结果显示，该光纤在3~5 μm波段可实现宽带色散平坦，且色散绝对值低于3.8 ps·nm－1·km－1.

针对传统波长位移检测准确度受波长扫描步长限制而无法提升的问题，本文提出一种基于互谱相关原理的粗位移计测与精细位移相结合的计测方法.粗位移计测技术采用相关检测原理，可实现宽动态测量范围;精细位移计测技术采用互谱检测原理，可实现高准确度测量;两者的结合实现了动态范围和检测准确度的同步提升.该方法实现了对光纤光栅的波长位移量的直接计测，而无需对光纤光栅中心波长绝对数值进行标定，减小了系统误差影响;同时采用平滑滤波法进行数据处理，消除了检测系统中的随机干扰.系统仿真结果表明，该方法解决了波长扫描步长对检测准确度的限制问题，波长位移计测准确度提升了三个数量级.采用新方法进行了0~60 g范围内光纤光栅纵向荷载测量实验，测得纵向荷载灵敏度为13.2 pm/g，表明该方法对实测数据具有较好的适用性.

对灰度概率分布呈现偏斜和重尾的一类图像的阈值选取问题进行了研究.鉴于应用均值方法进行分类估计出现偏差的问题，本文应用中值方法进行修改，使图像阈值的选取更加合理.基于平方距离的对称共生矩阵阈值方法，在对称共生矩阵上定义了区域中值，提出了基于中值进行分类统计的平方距离对称共生矩阵阈值法，并给出了多阈值分割计算式.与Otsu′s法、基于平方距离法的分割比较表明：本文提出的方法不仅对于分类概率呈现偏斜和重尾的情况分割效果突出，而且由于考虑了图像的空间信息，与基于中值的Otsu′s法相比，所提取的目标信息更加完整，边缘更加清晰;对于小目标类的图像，该方法也具有良好的阈值选取效果.为进一步说明该方法的正确性和有效性，基于标准分割图像进行了误分类误差计算，结果表明所提出的方法误差值能够达到最小.

针对毫米波雷达照射条件下，逆合成孔径雷达成像过程中目标主体颤振引起的微多普勒效应对成像造成的干扰问题，在建立颤振目标成像模型、分析目标颤振对回波造成的微多普勒调制以及对成像的影响的基础上，提出了基于复数经验模式分解的颤振目标成像方法.该方法利用复数经验模式分解的自适应特性，将目标回波信号分解为多个不同频率的分量信号;进而采用复杂度的概念对各分量信号进行区分;并结合各分量信号所占的能量百分比，剔除微动信号分量，有效消除了由于目标颤振所造成的微多普勒调制.采用复杂度与能量百分比相互结合的方法有效地提高了准确度和空中颤振目标的成像质量.

利用表面等离子体共振技术进行电介质样品成像研究.采用高数值孔径显微物镜作为耦合元件，632.8 nm HeNe激光会聚激发金膜产生表面等离子体共振，通过狭缝光阑限制光束入射角，对金膜上的氮化硅光栅进行成像.反射光由放置在样品像方共轭面上的CCD摄像机接收，获得样品的表面等离子体共振像.通过扫描移动狭缝，得到入射角从44°至54°的扫描样品图像，从图像中提取样品各点的表面等离子体共振曲线，由计算机重构出样品的表面等离子体共振角谱灰度图.

针对人眼无意识的抖动导致图像位置在眼底成像设备上无规律变化而无法有效观察指定区域的问题，提出了一种视网膜图像实时动态稳像算法.该算法依据图像匹配理论，在图像探测的同时引入图像有效区域实时“计算移位”.利用时间上相邻的视频序列图像近似对应于眼底同一位置的特点，通过“采集运算”找到当前采集图像的中心区域.把当前图像的中心区域与第一帧采集图像的中心区域进行相关匹配，获取当前视网膜图像相对第一帧图像抖动的偏移方向和偏移量，然后把当前图像移位，循环执行此过程，并剔除无法匹配的图像，使得屏幕上的图像始终是在同一个位置的静态图像.实验证明：本文提出的算法解决了自适应眼底成像设备在对视网膜细胞观测时因为人眼自然抖动而造成的图像不稳定问题;解决了人眼在可见光波段的激光照明下受到较强刺激而无法长时观测的问题，实现了细胞和微血管同平台同算法观测;是采用拼接技术实现大视场图像的前提.

由于传统的显微镜成像需要精确的光学聚焦过程，很难检测到在水体中运动的肝吸虫尾蚴，更难以对其进行连续的动态观测.针对此问题，提出了利用单光束同轴数字全息视频技术对在水体中运动的肝吸虫尾蚴进行连续动态观测的方法，研究了其中的动态跟踪聚焦算法和视频处理算法.利用上一帧再现像中尾蚴的中心位置作为下一帧全息再现中聚焦窗口的中心位置，使聚焦窗口始终跟随观测的尾蚴移动，从而保证处理全息视频时每一帧再现像都能准确自动聚焦，使再现视频中肝吸虫尾蚴始终处于清晰状态.进行了肝吸虫尾蚴观测实验，得到肝吸虫尾蚴在水体中运动的全息再现视频，并对其运动轨迹进行了跟踪，总结了肝吸虫尾蚴在水体中的运动规律.实验结果表明，利用数字全息技术拍摄一张数字全息图即可观察到水体中不同位置的肝吸虫尾蚴，检测更加方便高效;本文提出的数字全息视频成像技术能实现对水体中的肝吸虫尾蚴或其它浮游生物进行连续动态观测.

昆虫复眼由成百上千个小眼组成，具有大视范围内的快速识别能力.本文仿昆虫复眼的快速定位特性，提出一种基于小眼视场交汇空间分区的动目标位置快速估计法.根据探测器阵列组合与空间视野范围的对应关系建立参量方程，参量为检测到动目标时探测器阵列的组合方式;模拟探测器阵列与运动目标，验证定位算法的快速估计能力;最后通过阈值比较获得检测到目标的探测器组合方式，求解参量方程实现目标定位.对定位计算结果与实际模拟距离进行比较，结果表明该算法能够实现不同大小目标在不同运动轨迹下的位置估计.

为了实现搭载平台对打靶目标的高准确度定位瞄准，提出了一种基于视觉伺服的瞄准方法.定义视觉系统中的脱靶量与投影矩阵，并用投影矩阵计算脱靶量，使得计算值接近于真值;再使用三自由度混联机构运动模型，提高姿态调节准确度;最后，通过投影矩阵与运动模型优化视觉伺服策略，使得整个瞄准过程得到很大简化，不需较准视觉系统即可进行自动瞄准.将搭载平台安装到神光装置上进行自动瞄准准确度检测，得到其瞄准准确度为：X方向11 μm，Y方向12 μm，Z方向14 μm.搭载条纹相机进行激光打靶考核验证，得到了物理实验过程的完整数据，表明该瞄准方法满足工程使用要求.

采用ABAQUS有限元仿真软件对激光加载L2铝板材高速成形进行数值模拟，研究了单脉冲激光冲击下成形的瞬态响应过程，获得了激光加载冲击成形过程中位移、速度、应变及应变率等特征量的变化特点.模拟表明，冲击后靶材中心区域发生明显塑性变形，变形截面呈锥形.高速成形过程中，金属板材首先发生振荡幅度非常大的快速弹性变形，其后进入减幅振荡直至静态，激光冲击成形时间在毫秒量级.板材不同节点的位移变化趋势相同，靠近中心区域位移大，边界区域位移小.成形中板材的中心区域速度最大达3 700 m/s，变形过程前2 μs内应变率急剧变化，最大达104~105 s－1量级.

使用四端口环行器和可调谐滤波器，设计了一种间隔为双倍布里渊频移的多波长布里渊掺铒光纤激光器.该光纤激光器中使用的四端口环形器可以限制奇次阶斯托克斯光在腔内循环并耦合输出初始泵浦光和偶次阶斯托克斯光，而可调滤波器抑制环形腔所形成的自激振荡模，增加了激发多波长激光的功率，从而增加多波长输出个数及其调谐范围.在布里渊泵浦功率为8 dBm、980 nm泵浦功率为279 mW时，实验获得波长间隔为0.173 nm的6个波长的激光输出，输出激光的可调谐范围为28 nm.

为了降低软件设计复杂度并提高分布反馈激光器发光波长的控制准确度及稳定性，设计了一种用于气体检测的半导体激光器温度控制系统，它由数字信号处理器、温度设定电路、温度采集电路、模拟比例积分微分电路、半导体制冷器控制电路等模块构成.利用该系统对用于水汽检测、中心波长为1 860 nm的可调谐分布反馈激光器做了驱动实验，结果表明：该系统的有效控温范围为10 ℃~50 ℃，控温准确度为±0.05 ℃，温度稳定时间小于60 s;改变温控系统的驱动电流和设定温度，测得的激光器工作波长呈现出良好的调谐特性;连续4天测得的4条光谱曲线几乎重合，表明该系统具有良好的稳定性.

研究了多晶硅片扩散工艺与激光掺杂工艺的匹配性.采用波长532 nm的纳秒脉冲激光器对扩散后未去磷硅玻璃的多晶硅片表面进行激光扫描掺杂，激光扫描掺杂后硅片方块电阻降低为扩散后硅片方阻的50%左右，而且随着激光功率的增加，扩散到硅片表面的磷原子浓度增大，硅片方阻下降更明显.测试了激光掺杂后多晶硅太阳能电池的外量子效率，其外量子效率在340～480 nm波段范围与常规多晶硅太阳能电池相比提高18%～5%.研究了激光掺杂后多晶硅电池的光电转换特性，分析了较高激光功率掺杂时多晶硅电池的失效特性，结果表明：优化工艺后多晶硅太阳电池平均光电转换效率达到17.11%，比普通工艺多晶硅太阳电池提高0.34%，最高转换效率达到17.47%.激光掺杂选择性发射极工艺流程简单，电池效率提升明显，易于实现产业化.

用传统的熔融淬冷法制备了远红外Te基硫系玻璃(Ge15Ga10Te75)100x(KBr)x(x=2、4、6、8 mol％).利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪等设备测试玻璃的结构和物化性质，分析了引入KBr对Te玻璃的结构、化学和物理热稳定性等方面的影响;利用分光光度计、红外光谱仪等光学方法研究了该类Te玻璃的光谱性质，分析了KBr对该类玻璃的短波吸收和红外透过光谱的影响;利用Tauc方程估算了玻璃样品直接和间接的光学带隙.实验结果表明：随着KBr含量的增加，玻璃的短波截止边发生红移，而红外截止边基本没有发生变化,该组玻璃始终保持较宽的红外透过范围.

采用高温熔融法制备了组分为80TeO210Al2O310Cs2OxNd2O3(x=0，0.5，1.0)(mol%)的掺钕碲酸盐玻璃，测试了玻璃样品的折射率、吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命曲线.利用JuddOfelt理论计算得到光谱强度参数Ωλ(λ=2，4，6)，Nd3+从4F3/2能级到4IJ (J=9/2、11/2、13/2、15/2)能级跃迁的荧光有效线宽Δλeff，4F3/2能级跃迁几率AJ，荧光分支比β，相应的荧光寿命τrad和量子效率η及受激发射截面σemi.在该碲酸盐体系中，Nd3+离子掺杂浓度为0.5 mol%时，样品在1 060 nm波长处的σemi·τmeas为6.21×10－24cm2·s，荧光有效线宽为31.4 nm，量子效率达到89%.光谱特性对比分析结果表明，该掺钕碲酸盐玻璃是一种性能优良的固体激光材料.

采用平面波展开法分别模拟了空气背景下由介质圆柱和方柱构造的二维Archimedes (4，82)复式晶格光子晶体的能带结构，讨论了介质柱形状、折射率、填充比和旋转对称性等因素对完全光子禁带的影响.研究发现，当折射率在2.60到5.40之间时，介质圆柱和方柱构造的二维Archimedes (4，82)复式晶格光子晶体都出现了完全光子禁带.随着折射率的增大，最大完全禁带宽度并非随之增大而是存在峰值，介质圆柱型晶格在折射率为2.80时出现峰值;介质方柱型晶格在折射率为2.80和4.40两处出现峰值，且旋转介质方柱能够明显增大禁带宽度，同时存在最佳旋转角度.分析结果表明，在最大完全禁带处，折射率、填充比以及旋转角度等因素的变化对禁带特性的影响很小.

利用有限元分析法对镶嵌在Lu2O3薄膜中的Au、Cu、Pt、Co金属纳米颗粒的应变场分布进行分析.分析表明：金属纳米颗粒在生长过程中受Lu2O3薄膜的压缩应力作用，从而在纳米颗粒内部和表面产生相应应变，应变分布与金属纳米颗粒的杨氏模量和泊松比有关.杨氏模量大的金属纳米颗粒表面应变和内部应变差异较大;而杨氏模量小的金属纳米颗粒内外应变差相对较小.随着金属纳米颗粒在基体材料内部不断生长，其受到的偏应变也逐渐增大.金属纳米颗粒生长过程中的这种偏应变的存在和变化将极大地影响其内部晶格结构和表面形貌，进而影响金属纳米颗粒的性能.

室温下，通过控制银种子胶体pH值，采用光诱导法制备出银三角纳米粒子，并对其表面增强喇曼散射活性和时间稳定性进行了实验研究.对比分析了新制备样品与在暗室中存放5个月样品的透射电子显微镜照片、紫外可见吸收光谱和表面增强喇曼光谱.结果表明：所制备的银三角纳米粒子在室温暗室中存放5个月后其几何形状、尺寸以及相应吸收峰的位置基本不变，具有较好的时间稳定性，对罗丹明6G探针分子仍具有较好的表面增强喇曼效应.

制备了未修饰以及用柠檬酸钠修饰的两种磁性Fe3O4纳米粒子，并研究了将其掺入到有机光致聚合物中的全息性能，阐述了形成光栅的双扩散原理及抗皱原因.研究表明：掺入这两种纳米粒子后, 材料的全息性能均有所提高，但掺入修饰后纳米粒子的全息性能更为突出，衍射效率可达90%，空间折射率调制度达2.14×103，缩皱率降低至0.8%，说明经柠檬酸钠修饰后的Fe3O4纳米粒子更有利于提高光致聚合物的全息性能.

为了得到超多参量光学系统的最佳设计，将标准遗传算法的二进制编码改为实数编码以提高算法的鲁棒性和计算效率，并在评价函数中混入逃逸函数避免优化过程陷入局部极值.用改进后的遗传算法和CODE V对鱼眼镜头光学系统和折反射全景成像系统的设计案例进行光学参量优化，并应用Zemax对两种优化结果进行光线追迹成像模拟.计算结果表明，应用改进遗传算法比混入逃逸函数的遗传算法或CODE V软件优化所得到光学系统的成像质量有明显提高，在优化超多参量光学系统时具有较为理想的鲁棒性和计算效率.

针对常规红外干扰技术存在的能量无法集中、隐蔽性差且无法进行变倍切换等实际问题，提出一种离轴双反射式激光干扰扩束系统的设计方案，并对离轴双反射镜组，转向平面反射镜及支撑固定机构等主要组成部分进行了光机结构设计.为实现扩束比的变倍切换功能，采用新型离轴副镜组件设计;为减小镜面变形，离轴主副镜组均采用微应力设计.分析结果表明，在－20～+60℃温度范围内，主副镜组轴向最大位移小于等于0.01 mm，主副镜组的反射镜面形误差小于等于71.9 nm;系统一阶固有频率108.3 Hz，其支撑结构应力响应远小于材料的屈服极限.实际测试发现，系统可实现1:10.02(19.92,25.02)扩束比，满足设计技术指标要求.分析及试验结果表明，系统光机结构设计合理，完全满足实际应用要求.

介绍了一台口径为1.23 m光电望远镜的Coude光学系统，通过比较国内外地基大口径望远镜Coude光学系统的形式，结合实际情况，设计了以离轴非球面反射镜作为二次成像元件的Coude光学系统，并给出了相应的检测和装调的方法.经实际检测和装调对准后，对Coude光学系统的设计、检测和装调对准过程中的误差进行了分析和比较，证明了检测与装调方法的可靠性和先进性.该Coude光学系统的焦距为125 m，视场为1.5′，波段为0.4~5 μm，系统波像差优于λ/50(λ=0.632 8 μm)，实验室内检测波像差为λ/20.装调对准完成后对恒星观测，用ShackHartmann波前探测器测量其波前误差，得到整个望远镜Coude光学系统的波像差优于λ/4.

基于制冷型320×240凝视焦平面阵列探测器，采用离轴折反射式结构设计了一种大口径长焦距红外连续变焦光学系统.系统分离轴无光焦度和透射式连续变焦两部分，通过光瞳匹配和冷屏匹配将两部分组合起来进行优化，解决了透射式连续变焦系统因材料限制不能实现大口径、共轴连续变焦系统短焦遮拦比大和离轴三反变焦系统像面移动的缺陷.系统工作波段为3.7～4.8 μm，焦距范围250～2 000 mm，变倍比为8×，F数为4，满足100%冷光阑效率.在空间频率16 lp/mm处系统的MTF值大于0.5，具有像质好，分辨率高等特点，满足设计要求.

利用泰曼格林干涉系统，对纯相位液晶空间光调制器在808nm的相位调制特性进行了研究.为了提高其在大气湍流模拟时的仿真度，采用近似法和反插值法对相位调制曲线完成了线性校正，并对校正结果进行了对比分析.结果表明，虽然近似法校正简单易行，但经反插值法校正后，相位调制曲线的线性相关度更高，可达0.9916，校正误差更低，仅为0.06rad.通过对校正方法和误差来源的分析发现，反插值法还具有优化灵活的特点，能进一步改善校正效果，更具应用价值.

提出一种二维磁性光子晶体缺陷结构，实现了三端口Y形铁氧体柱环行器。采用平面波展开法和有限元方法计算环行器外部特性，计算结果表明：三角晶格二维光子晶体点缺陷微腔谐振频率与相应实验结果一致。在中心频率处，环行器传输效率最高，在输出与输入端口之间几乎没有能量损失;隔离度与插入损耗分别达到23.2 dB和0.003 7 dB。当偏离中心频率时，传输效率逐渐降低，随频率偏移量增大，环行器传输特性急剧变差。由于所设计的环行器以空气为背景，可克服空气孔结构Y形环行器隔离度低的不足，解决多个铁氧体柱带来的损耗大的问题，因此具有一定意义.

以InGaAs pin管为例，研究了光电二极管在激光脉冲作用下非线性响应的内部机理特征，计算分析了二极管在强光辐照下内部空间电荷屏蔽效应对器件光电响应特性产生的影响.通过计算耗尽区的电场强度、载流子分布和电子空穴的漂移速度，发现低偏置电压或强光辐照都会使耗尽区的电场强度下降，载流子的漂移和扩散速度降低到非饱和状态，使光生载流子的复合率下降，大量载流子聚集在耗尽区内，形成了空间电荷屏蔽效应，导致二极管呈非线性响应状态.在5 V偏置电压条件下，增加皮秒激光的脉冲能量，光电二极管的光伏电压响应脉宽逐渐展宽，峰值电压呈非线性变化.

光子增强热电子发射型太阳能转换器是一种理论效率极高的新型太阳能利用技术.提出利用指数掺杂GaAs材料作为光子增强热电子发射型太阳能转换器阴极，基于能量守恒及电子扩散漂移发射模型，理论计算了指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转化器的转化效率.结果表明：指数掺杂GaAs可以显著提高光子增强热电子发射效率;指数掺杂GaAs光子增强热电子太阳能转化器转化效率随聚光倍数的增加和阴极表面电子复合速率减小而单调上升;当太阳基数大于200、阴极表面复合小于104 cm/s时，指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器效率可达30%.

研究了K2Te(Cs)日盲紫外阴极的制作工艺并制作了K2Te(Cs)日盲紫外阴极.测量了K2Te(Cs)日盲紫外阴极样品的光谱响应、光谱反射率和250 nm波长激发条件下的荧光谱，测量结果表明：与Cs2Te日盲紫外阴极相比，在现有工艺条件下，K2Te(Cs)日盲紫外阴极的灵敏度高于Cs2Te日盲紫外阴极，光谱响应的峰值波长更短，位于250 nm，而长波截止波长位于336 nm;633 nm的光谱灵敏度为10－4 mA/W数量级，较Cs2Te日盲紫外阴极低一个数量级.光谱反射率测量结果表明：K2Te(Cs)日盲紫外阴极的光谱反射率在200~437 nm的波长范围内，均高于Cs2Te日盲紫外阴极，而在437~600 nm的波长范围内，反射率却与Cs2Te日盲紫外阴极基本相同;折射率及消光系数也低于Cs2Te日盲紫外阴极.荧光谱测试结果表明：在同样条件下，250~350 nm波长范围内，由于K2Te(Cs)紫外阴极的荧光强于Cs2Te紫外阴极，因此跃迁电子数量更多，阴极灵敏度更高，比较适用于日盲紫外探测成像器件的制造.

多光谱遥感图像的波段设定在理论和实践上都极具地物针对性，在更有效的数据挖掘方法帮助下可以提取足够的光谱特征以区分地物，本文将光谱匹配技术用于相似性度量，以提高分类准确度.首先选定光谱角制图、光谱相关制图、Mahalanobis距离、光谱相似度和光谱信息差异做为光谱度量;随后选择高斯核函数，在选定核函数之后，得到了核映射下的光谱特征度量来挖掘高光谱遥感数据的光谱特征.最后采用核映射多光谱特征融合法对多光谱遥感图像光谱特征的相似性进行描述，得到基于核映射多光谱特征融合的高光谱遥感图像分类算法.使用MATLAB中的LIBSVM工具箱对AVIRIS高光谱遥感数据进行分类实验，并与已有算法进行对比，结果表明本文提出的算法具有较高的分类准确度和性能.

传统的高光谱数据特征选择方法分为监督和无监督模式，然而在高光谱数据实际处理中，大量无标记和少量有标记数据并存.此外，传统方法忽视了真实数据嵌入在高维空间中的流形结构.本文提出一种基于流形的半监督特征选择算法，定义一个合理的特征评判准则，考虑标记样本的先验信息以及高维数据局部和非局部结构的不变特性.通过对标记数据类间方差和类内方差的极大化和极小化，优化数据的判别结构;同时通过构建局部graph和非局部graph，挖掘高维数据的流形结构.然后，选择一组有效的特征子集，实现高维数据的特征选择.最后，通过对特征选择后的真实高光谱数据进行分类实验，结果显示本文方法可以很好地对高光谱数据实现降维并且保留数据的主要结构.

提出了一种基于同心离轴双反射系统的成像光谱仪，该系统由四片球面反射镜与一块平面光栅组成.在分析同心离轴双反射系统的基础上，结合像差理论与光程函数概念，推导了同心离轴双反射系统的像散公式，得到其消像散条件.消像散理论表明，将消像散的同心离轴双反射系统分别应用于成像光谱仪的准直光路与聚焦光路中，可以实现成像光谱仪全光路消像散.研究了准直光路与聚焦光路共心对称的成像光谱仪结构，给出了其通用设计算法.根据初始结构计算方法，设计了工作波段在远紫外(120~180 nm)的成像光谱仪实例，给出了初始结构的点略图与像散曲线图，以验证消像散理论的正确性.结果表明，初始结构完全符合消像散理论.优化设计后的成像光谱仪光谱分辨率接近1.6 nm，调制传递函数值全视场全波段在0.37以上，具有良好的成像质量.

激光光镊喇曼光谱系统是将激光光镊与喇曼光谱相结合的一项光学技术，可以在接近自然的生理状态下研究单个生物细胞的识别及其构成成分的检测.本文采用胶原酶消化法，分离10~21天不同孕期大鼠的胎肝干细胞和成体大鼠的肝实质细胞，应用激光光镊喇曼光谱技术检测分离到单个胎肝干细胞和肝实质细胞，以及WBF344大鼠肝干细胞系细胞，并比较了胎肝干细胞和肝实质细胞的喇曼光谱.结果发现，13天以前孕大鼠胎肝干细胞在1 336 cm－1(代表多聚核苷酸链(嘌呤)) 和1 446 cm－1(代表蛋白的弯曲模型)处的峰依次增高，13天孕大鼠胎肝干细胞在1 336 cm －1和1 446 cm－1 处的平均峰值最高，14天以后逐渐降低.结果表明激光光镊喇曼光谱系统可以鉴别不同孕期的胎肝细胞和成体肝实质细胞，分析胎肝干细胞的分化机理，为临床应用肝干细胞治疗奠立基础.

在群体细胞水平和单个酵母细胞水平上，应用光镊喇曼光谱技术对高浓度乙醇胁迫过程中细胞内生物大分子物质的动态变化进行实时监测.基于两种水平上的研究结果显示：在高浓度乙醇胁迫下，归属于核酸的喇曼峰(721，1 083，1 301 cm－1)、归属于蛋白质的喇曼峰(721，858，1 001，1 301，1 445，1 608，1 657 cm－1)和归属于脂类(1 083，1 301，1 445 cm－1)喇曼峰的峰强度都随处理时间的延长而显著降低，说明了高浓度乙醇诱导酵母凋亡过程中核酸、蛋白质、脂类等物质的含量是逐渐降低的.结合单因素分析法与重复测量分析法发现，群体细胞与单个细胞光谱的变化有明显差异性，反映基于群体细胞的研究，个体细胞的信息被平均光谱信息所掩盖，无法体现个体间所存在的差异.应用激光镊子喇曼光谱技术基于单个细胞水平上的研究能更直接、真实地反映高浓度乙醇胁迫下细胞内生物大分子变化的动态信息.