生物激光打印(BioLP)能够将含生物材料的极微量溶液精确打印在不同的位置而不致生物活性受损，是一种新型的生物打印技术。介绍了生物激光打印技术的原理、设备及其关键处理技术，以及该技术近年来的研究进展，并对其未来发展和挑战进行了展望。

基于矢量辐射传输理论，利用矩阵算法研究了海洋-大气耦合系统中，海雾气溶胶对太阳光的偏振散射特性。整个大气层垂直方向分为若干平面平行层，考虑了大气分子、云层以及气溶胶的垂直分布；海洋表面按照风驱随机粗糙海面进行了分析，考虑了海洋波斜率分布和遮蔽效应；海洋体也由若干平面平行层构成，考虑了海水以及叶绿素的吸收和散射影响。大气和海洋体每层的反射矩阵和透射矩阵以及源函数由离散坐标方法计算，整个海-气系统的散射特性由矩阵方法通过耦合层与层之间相互辐射得到。研究了整个海-气系统反射的太阳辐射以及偏振度对太阳光的波长、入射天顶角、观测角度、海洋表面风速、云和气溶胶的光学厚度，以及气体吸收等的敏感性。计算结果表明，多波长多角度偏振度信息随海洋表面和大气环境变化敏感，可以结合辐射强度和偏振度对海洋背景下气溶胶特性进行遥感反演。

针对传统单高斯背景模型(SGM)检测中背景模型不能很好地自适应背景变化等问题，提出了一种改进的单高斯背景模型检测的方法。该方法取前N 帧做均值建立初始背景模型，然后利用三帧差法计算得出背景作为本文需要处理的背景区域。同时，对帧差法获得的背景区域分区，划分出大面积静止区域、历史变化区域及该变化区域的历史轨迹区域。赋予大面积静止区和历史变化区固定更新率，同时历史变化区域的历史轨迹区域按照时间分布，给予线性衰减的更新率，在此基础上进行背景模型参数的更新，最终通过背景差分法得出运动的目标。实验表明，改进的算法背景模型的自适应性有了很大地提高，基于单高斯背景模型运动目标的检测也变得更加准确。

研究了光纤法布里-珀罗(F-P)传感解调中CCD 非线性失真及其对解调的影响。测试CCD 响应特性并建立拟合模型，仿真分析了不同噪声下的非线性失真影响。结果显示解调出的绝对相位标准差随着非线性失真率的增大而逐渐增大；且随着噪声增加，产生解调干涉级次跳变的非线性失真率减小。利用搭建的光纤F-P 压力传感系统研究了信号非线性失真的影响。实验结果表明固定压力下的非线性失真率随着光功率的增加而增加，非线性失真率大于26.3%后会出现解调干涉级次跳变，实验与仿真结果一致。非线性失真率在0.3%~22.3%范围内的满量程压力解调结果显示，随着非线性失真率的增大，解调精度逐渐降低。非线性失真率为22.3%时解调最大误差为0.215 kPa，相比非线性失真率为0.3%时增大了1.24 倍。要保证满量程范围内解调精度优于0.04%，非线性失真率应小于6.7%。

提出并实验验证了一种简单稳健的实现偏振无关相位调制的方法。基于偏振相关的相位调制器，借助法拉第旋转镜，根据光在反射前和反射后的偏振状态的变化，实现了光的偏振无关的调制，实验的中心波长为1550 nm，可见度达到96.96%，且可长时间保持稳定。将其应用于“即插即用”的量子密钥分配方案中有效地保证了传输的稳定性和实用性。

运用传输矩阵法对串联耦合微环谐振腔透射谱进行分析，得出微环谐振腔具有梳状滤波特性。当一个周期脉冲序列通过微环谐振腔时，微环谐振腔的透射梳状谱对脉冲序列的频率进行选择，使得输出脉冲序列的频率增加，经过傅里叶逆变换后的输出脉冲序列周期变小。结果表明，随着频率倍乘数的增加，环半径相同的双环谐振腔相较于单环谐振腔，其输出周期脉冲序列的幅值更统一，脉冲序列频率倍乘(PRRM)效果更好；而串联耦合环半径不同的双环谐振腔能够在减少微环弯曲损耗的同时扩展自由光谱范围(FSR)，从而实现较好效果的PRRM；优化微环谐振腔的耦合系数，其输出的脉冲序列包络呈三角形，实用性大大提高。

环境温度和激光器输出波长变化引起的光纤链路时延波动直接影响光纤时间传递的稳定性。采用链路分段处理方法推导了长距离光纤时间传递的稳定性与激光器输出波长及链路温度变化之间的关系；通过分析实测的激光器波长波动数据，建立了激光器波长波动模型。基于实际温度数据构造了3000 km 光纤链路，分析了波长波动和链路铺设深度等对双向时分复用(BTDM)和波分复用(WDM)光纤时间传递稳定性的影响。结果表明：光纤链路温度变化主要影响光纤时间传递的长期稳定性，且这种影响与光纤链路铺设深度和时间传递工作季节有关；激光器波长的随机抖动主要影响光纤时间传递的短期稳定性，而波长漂移主要影响漂移周期对应时间尺度上的时间传递稳定性。当两端激光器波长随机抖动标准差从(0.07, 0.05) pm 变化为(0.27, 0.25) pm 时，3000 km 光纤时间传递的稳定度由3 ps/s 恶化为12 ps/s。

提出基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器和三点弯曲测试法测量金属梁杨氏模量的新方法。将FBG 粘贴在待测金属梁上，采用三点弯曲测试法对待测金属梁进行负荷，推导出了一个具有普适性的，可以测量任意片状刚性固体材料的杨氏模量的公式，利用该公式分别对铁梁和铜梁的杨氏模量测量进行了实验研究。结果表明，采用FBG 传感器测得的结果与标称值的误差分别为0.5%和0.6%，并且FBG 的反射中心波长与负荷具有良好的线性关系。另外，FBG 粘贴位置对测量结果影响不大。该方法在刚性固体材料杨氏模量的测量中有着潜在的应用前景。A

水果的颜色是水果分级的重要依据，影响着消费者的购买欲望。研究了一种基于RGB 颜色模型的红富士苹果表皮红色区域检测算法。通过苹果RGB 图像的光照补偿，降低光照变化和不均匀性带来的影响。在此基础上，计算各像素R、G、B 分量的G/B 和R/G 比值，通过训练获得其分割阈值，实现苹果图像和背景的准确分割。最后用超红-超绿阈值分割法检测分割后的苹果图像的红色区域并计算其面积。实验结果表明：基于RGB 颜色空间的红富士苹果表皮红色区域检测算法能够准确地检测出果皮表面的红色区域，满足红富士苹果颜色等级检测的需要。

提出了一种基于压缩感知(CS)和干涉原理的双灰度图像加密方法。该方法分别从两幅灰度图像中随机提取50%的数据，并将这些数据通过融合形成一幅合成图像(SI)。再将该合成图像加密至三个纯相位板(POMs)中。其中一个随机相位板使用随机函数生成，另外两个通过解析的方法得到。解密时，利用分束片对3 个POMs 的衍射场进行叠加，在光学解密装置中利用CCD 记录合成图像，再从合成图像中分别提取的两幅原始图像信息。尽管对于每一幅原始图像来说，只能准确提取其50%的数据，但是压缩感知重构算法可以高质量的重现这两幅原始图像。与先前提出的方法相比，该方法加密过程是一个完全采用解析算法的过程，并且非常省时，因为在解密过程中没有迭代算法。此外，该方法也消除了先前提出的光学干涉加密方法存在的轮廓像问题，具有较高的安全性。计算机模拟结果证实了该方法的有效性。

为解决雾霾天气车载辅助安全系统中图像传感器所采集到的图像对比度低，颜色失真等问题，提出了基于改进的暗通道先验理论的图像增强方案。采用等间隔取样、去除亮度突变区域等方法，对图像大气光强值的估计进行改进，并通过分区域的方法优化透射率的计算。实验表明，该算法在实时性、颜色保真度、图像对比度等方面均优于其他算法。

在观看立体图像时，人类视觉系统(HVS)以人眼视网膜细胞为媒介接收、传输和理解双目信息，基于此提出了一种仿视觉细胞模型的立体图像质量评价(SIQA)方法。以视网膜细胞特性为基础，模仿HVS 对简单细胞和复杂细胞进行建模；双目信息经简单-复杂细胞模型处理得到双目融合视点图(BFVM)和双目细胞差异图(BCDM)，采用多尺度结构相似度(MSSIM)算法分别对原始、失真立体图像的BFVM 和BCDM 进行双目融合评价(BFQA)和双目立体感评价(BSPA)；对BFQA 和BSPA 的评价值进行加权融合得到最终评价值。实验结果表明，该方法的Pearson 线性相关系数在0.94 以上，Spearman 秩相关系数在0.93 以上，该模型符合人眼视觉特性，能够较好地预测立体图像质量。

针对手指静脉的身份识别问题，并结合手指静脉具有丰富纹理信息的特点，提出了一种基于小波灰度曲面的近红外手指静脉识别方法。采用直方图均衡化方法对原始静脉图像的感兴趣区域进行灰度调整，再用小波分解降维，提取降维后具有不同分辨率的图像，构建待匹配图像。将两幅待匹配图像中的对应像素值相减, 得到灰度差曲面。求出该灰度差曲面的方差, 将其作为衡量两个手指静脉特征曲面之间距离的依据, 并据此判定两个静脉是否来自同一个手指。应用该方法在国内和国外两个图库中使用典型和流行方法进行了对比实验，结果表明，提出的方法用Haar 小波降维后可获得具有不同分辨率的图像，在两个图库上的最低等误率(EER)分别为0%和4.6281%，识别时间仅为0.061 s 和0.0502 s。该算法具有一定的优势和可行性，且准确性高、安全保密性好、运行速度快。

单幅图像的噪声估计对于评价图像以及光学成像系统质量非常重要。提出了一种基于RGB 三通道噪声散点统计累计的无参考型图像噪声水平估计方法。图像经过对比敏感函数滤波(CSF) ，以获取符合人眼观察的图像。图像被分水岭法分割成不同内容区域子块，并对各子块区域进行仿射重建以实现无噪图像的估计。通过含噪图像与无噪估计图像的比较，求取子块的强度与噪声对，获得RGB 三通道的强度噪声对散点图。通过对噪声统计累计值的分析，实现噪声水平的估计。实验采用了通用数据库对所提方法进行了测试，并与其他方法进行了对比分析，实验数据表明，本文方法在噪声估计上实现了主客观评价的一致。

受激发射损耗(STED)显微可以打破衍射极限，观测到小于200 nm 的细胞器内部结构。利用径向偏振光通过大数值孔径(NA)成像可以提高STED 系统的分辨率。计算了径向偏振光径向光强分布和纵向光强分布，并分析了数值孔径变化时径向光强分布和纵向光强分布的变化。结果表明：纵向聚焦光斑比径向聚焦光斑小，且随着NA 的增大，径向偏振光径向聚焦光斑和纵向聚焦光斑尺寸均变小，强度曲线图的半峰全宽(FWHM)也变小，光强分布更加集中。因此，增大NA 可以提高STED 显微成像系统的分辨率。

光学镜面的变形包括刚体位移和面形误差(表面畸变)，分析刚体位移和面形误差对于评价光机系统的环境适应性、空间位置稳定性和成像质量具有重要作用。根据坐标转换法去除镜面变形中的刚体位移，论述了曲面拟合、法线方向和光轴方向三种面形误差统计方法的原理并进行了深入比较，针对不同重力及温度工况计算了镜面面形误差的均方根(RMS)值及峰谷(PV)值。引入镜面弥散斑RMS 半径并将其作为面形误差大小的光学评价标准，通过三次插值算法生成栅格矢高面，在ZEMAX 软件中建立了高精度的镜面面形误差光学模型，最后采用面形误差的RMS 值及PV 值与弥散斑RMS 半径之间的线性关系考查了三种面形误差统计方法的光学性能。研究结果表明：曲面拟合法统计的面形误差信息不完整，适用于镜面面形方程参数不发生明显改变的工况。法线方向和光轴方向两种统计方法统计的面形误差信息完整，可以全面地衡量光机系统的成像质量。

描述了一种基于惠特曼干涉理论，采用步进扫描方式工作的连续太赫兹波频谱测量方法。对所提出的连续太赫兹波频谱测量方法进行了理论分析，并用计算机对频谱及能量密度分布进行实时采集。根据该方法搭建测量光路采集太赫兹波频谱及能量密度数据。将实验数据与理论计算数据进行比较，得到了良好的一致性结果。采用镀银反射镜、热释电探测器与斩波器构建测量光路，对干涉强度进行单点探测，利用扫描步进方式获得了频率为210 GHz 连续式太赫兹波源返波振荡器(BWO)及400 GHz 耿氏振荡器的频谱和能量密度分布，测量精度为1 GHz。结果表明，采用此干涉方法可以准确测量连续式太赫兹波源的频谱及能量密度分布，为今后实现太赫兹波段成像等领域的应用提供了有力的支持。

退相关现象制约散斑干涉测量的实现。为了增加散斑场的相关性，抑制退相关，提出一种使用三次相位板进行相位调制的方法。通过分析散斑场相关性与散斑尺寸的关系，阐述了相位调制通过扩展散斑尺寸而抑制退相关的机理，仿真验证了方法的有效性。在此基础上设计了相位调制散斑干涉测量系统，其物光光路采用4f 系统结构，可在相位面处放置三次相位板方便地进行相位调制。对比实验结果表明：经相位调制的散斑场横向相关尺寸提升约1.7 倍，纵向相关尺寸提升约2.5 倍，有效抑制了散斑干涉测量中退相关的发生，能够获得良好干涉条纹的纵向相干区域扩展约2.5 倍，提升了散斑干涉条纹局部对比度。

在大型精密工件的制造现场，内孔直径在机测量任务极为普遍，而已有测量方法存在诸多不便。介绍了一种单激光旋转测量法，在两条虚轴-回转轴线和激光中心线的位置关系不确定的条件下，研究回转轴线上固定点和被测点的距离极限值同传感器的数值极限值之间的关系，提出了一种适用任意曲面极限被测点的搜索模型。依据该模型，搜索内孔直径方向上的端点，并基于比较测量法，实现圆孔等规则内孔的几何尺寸测量。实验验证了该方法的有效性。该测量模型仅需一个可旋转的主轴，无需编码器等其他辅助测量部件，易于在加工现场实施内孔直径的测量，对推进大型工件上内孔的加工测量一体化进程具有实用意义。

提出一种基于铯原子拉曼跃迁的坏腔激光器。该激光器基于低精细度的共振腔和集体效应来构建光学坏腔模型。通过研究激光线宽理论，得到影响窄线宽激光的几个要素，进而分析实现窄线宽的途径,并使用自旋-自旋相关系数表征集体效应。根据一系列理论分析，发现基于铯原子的坏腔拉曼激光器可实现98×10^-2 mHz 的激光线宽和7×10^-10 W 的激光功率输出。

切向气流作为一种环境因素会对激光辐照效应产生重要影响，近年来国内外学者对切向气流作用于激光辐照效应进行了广泛研究，主要集中在不同性质的气流环境、不同强度的切向气流对激光辐照效应的影响，其影响因素主要包括促进氧化反应、增大换热系数、空气动力学等，分析了各因素在不同条件下影响激光辐照效应的相互耦合作用。但对切向气流影响激光辐照效应的材料研究还不够广泛，对空气动力学引起靶材融化前破裂现象的分析不够清晰，这些都有待进一步研究完善。

建立了间接驱动过程中激光组束通过透镜在黑腔柱体中传输的模型。利用柯林斯公式，将各个锥环所有激光束投射到腔壁上的所有焦斑光强进行非相干叠加，研究其光强分布。详细分析了空间相干度、透镜聚焦F 数、离焦距离对靶壁上焦斑光强分布均匀性的影响。空间相干度增大时，非相干叠加得到的亮斑光强度增大，光强起伏更剧烈，顶部光强分布均匀性变差；增大透镜聚焦F 数，焦斑光场增强，光强振荡程度加深，光场分布更不均匀；而离焦量变大时，靶腔壁上的光强度降低，其振荡程度也减弱，光强峰值差值变小，顶部光强分布变得均匀。

基于机器视觉的加工控制过程中，对工件上待加工点的定位是关键，其难点在于构建一种形状描述方法，既要能实现形状匹配，又要能完成定位，且满足加工过程中的精度和实时性要求。为解决上述问题，提出了一种基于多边形拟合的形状匹配和定位算法。该方法针对平面二维(2D)轮廓，通过对轮廓进行多边形拟合，获取轮廓上关键点，然后构建形状描述子用于形状匹配，再利用这些关键点坐标进行定位计算，获得模板轮廓到目标轮廓的变换关系。结果表明，通过运用所提出的旋转不变性形状描述算法，可获得高精度、高实时性的形状匹配和定位算法。

地球同步轨道上运行着大量的空间目标，基于光度曲线反演空间目标信息为目标的跟踪、识别与监视提供了新的技术途径。利用STK 软件，通过坐标变换获取不同轨道参数下太阳、卫星以及观测站的时空关系。根据视星等定义，利用面元法基于Phong 模型推导出适用于立方体、棱柱体以及圆柱体空间目标的视星等模型。通过与实测数据对比，验证该视星等模型的仿真误差约为3%，仿真效果远好于仅采用漫反射率表征的视星等模型。基于Matlab 软件，仿真研究了不同弧段、不同形状以及不同尺寸卫星光度曲线的变化规律。研究表明，当获取的光度曲线质量较高时采用非线性滤波技术反演，仅能获得特殊点的视星等信息时采用二面法理论反演，为下一步光度曲线反演提供了一定参考。

为实现多通道光滤波功能，设计对称嵌套式一维光子晶体量子阱(BAB)_k (AB)_m (BAB)_n (BA)_m (BAB)_k ，采用传输矩阵法计算透射谱，分析了阱的周期数及折射率对透射峰的影响。结果表明，量子阱主禁带内出现三组透射峰，由于外阱(AB)_m 和(BA)_m 之间的相互耦合，使第2 组和第3 组透射峰具有双线结构，透射峰的数目、位置及双线之间的间隔受阱的周期数和折射率调控。禁带内总计有2m+n+3(m 取奇数)或2m+n+1(m 取偶数)条窄透射峰。无论是内阱还是外阱的周期数增大，双线间距都会减小，且透射峰都向中心频率靠近。随着高折射率介质的折射率增大，双线间距减小，透射峰远离中心频率；随着低折射率介质的折射率增大，双线间距增大，双线透射峰向中心频率靠近。这些特性对多通道光滤波器的设计具有一定的指导意义。

利用时域有限差分法研究了光在三角形晶格二维光子晶体中的传播特性，从TM 波的反射着手，系统研究了不同入射光角度、波长以及温度的变化对于光子晶体减反特性的影响。通过仿真可以看到，设置合适的光子晶体参数，很大带宽波长和入射角度范围内光子晶体在TM 波反射端面都有较低的剩余反射率，具有较好的减反特性；温度的漂移对减反效果的影响小，具有较好的温度稳定性。

设计了一种防眩光LED 工矿灯，在工矿灯中加入漏斗形自由曲面反光件，优化工件外表面的形状使灯杯内壁照度变均匀，大大降低工矿灯的眩光值。通过SolidWorks 建模、TracePro 模拟计算分析，优化后的眩光值由52.8 降为24，能够满足各类体育照明的要求。从人眼视觉角度分析设计结果，优化前人眼直接看到极亮的LED 芯片且灯杯内壁均匀度只有0.383，优化后人眼看不到LED 芯片只能看到灯杯内壁，其照度均匀度达0.824，平均照度值也大大降低，人眼可以直视灯具而不刺眼。与现有灯具比较，防眩光优势突出，市场前景广阔。

设计了一种亚波长圆环形三通道金属-介质-金属(MIM)波导分解复用器。利用时域有限差分(FDTD)法，在可见光到近红外频段研究了该结构的电磁传输特性，发现满足谐振条件的电磁波可以在圆环中发生多级谐振现象。通过优化出口通道在圆环上的位置，成功实现了圆环二、三、四级谐振模式的分离功能。此外，圆环的谐振波长可以通过设置圆环的半径进行调制。该微结构对光波具有束缚与传输功能，解决了光信号谐振模式分离传输问题，在光集成与通讯等方面有较好的应用前景。

对大型固体激光装置中的关键器件—大尺寸1064 nm 波段HfO₂/SiO₂窄带滤光片进行了研究，分析了监控波长对信噪比和光源稳定性的影响。通过优化监控参数，设备监控精度可达到镀制窄带滤光片的需求。制备过程中的薄膜光谱分析表明：随着蒸镀过程的进行，氧化铪(HfO₂)的实际厚度会逐渐小于设计值，而二氧化硅(SiO₂)的实际厚度则会逐渐大于设计值；这种变化趋势导致的厚度误差会严重影响带通的波形；另外掩模板造成的厚度误差也是影响带通波纹的重要因素之一。通过分析研究和优化以上因素，制备了半峰全宽为5 nm、通光口径达200 mm×200 mm、在1064 nm 处损伤阈值高于19.5 J/cm²(3 ns)的窄带滤光元件。

为实现光纤法布里-珀罗(F-P)腔初始腔长和腔长变化量在宽范围条件下的声振动传感解调，提出了基于双可调谐激光器的正交相位提取方法。理论计算了保持相位正交的光纤F-P 腔初始腔长范围。仿真和实验研究了初始腔长漂移对信号解调的影响，实验通过改变温度实现了初始腔长0~2.2 μm 的漂移，在此情况下对干涉强度法和正交相位提取法解调结果进行了对比分析，正交相位提取法解调信号幅值相对变化小于5.3%，其稳定性比干涉强度法解调信号幅值稳定性提高了12.4 倍。利用波长调谐补偿实现了传感器初始腔长范围55~130 μm 的覆盖，解调信号幅值相对变化小于4.9%。

结合悬臂梁调谐技术与波登管压敏结构，设计实现了光纤光栅压力传感器。提出了一种新型的利用波长解调算法与50 GHz 密集波分复用器相结合的技术来确定窄带反射光谱在信道中的准确位置。结果表明，在0~6 MPa 的测量范围内，压力测量的相对误差为0.5%，波长分辨力δλ 近似为0.1 pm，传感器解调灵敏度达到3×10³ nW/MPa。

采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对大豆油中的铬(Cr)含量进行检测研究。以一系列Cr 含量不同的大豆油为样本，采用AvaSpec 双通道高精度光谱仪在206.28~481.77 nm 波段范围内采集LIBS 光谱。根据样本的LIBS 谱线图，确定Cr 元素的主要特征谱线，并对Cr 元素主要特征谱线应用线性回归或最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法建立其单变量、二变量及多变量校正模型。利用建立的校正模型对样本Cr 含量进行预测。研究结果表明，二变量及多变量校正模型的性能优于单变量校正模型，LS-SVM 建立的多变量校正模型性能最优。对于单变量及二变量校正模型，预测样本的平均相对误差(RE)分别为14.16%和11.58%；而对于线性回归及LS-SVM 建立的多变量校正模型，预测样本的平均RE 分别为10.95%和4.97%。由此可见，LIBS 技术检测大豆油中的重金属Cr 含量具有一定的可行性，LS-SVM 方法可以有效提高校正模型的预测精度。

利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术进行飞灰含碳量分析时常用的C I 247.86 nm 谱线附近存在强烈的谱线干扰。位于深紫外区无干扰的C I 193.09 nm 常用作分析谱线以避免谱线干扰，但该谱线在空气中会被氧气吸收而影响定量分析的准确性。为了进一步提高利用该谱线定量分析飞灰含碳量效果，在光谱仪中充入氩气并在等离子体区域用氩气吹扫，对比分析了两种气氛下采用C I 193.09 nm 谱线定量分析飞灰含碳量的效果。研究结果表明，在氩气气氛下获得的谱线强度及其信噪比、重复测量精度和含碳量的检测限均有显著改善，两个检验样品的含碳量预测绝对误差分别降至0.02%和0.42%(质量分数)，含碳量的检测限也降至0.37%(质量分数)。

均匀介质构成的圆柱被激光照射后，散射光干涉形成一阶彩虹图像，根据彩虹的频谱结构，可以实现圆柱直径的测量。结合理论及实验对双层圆柱双一阶彩虹的光强分布及频谱特性进行了研究。基于Debye 理论，通过数值计算几种干涉结构的频谱，获知双一阶彩虹频谱中4 个特征峰的成因。将与均匀圆柱叠加波结构频率成因相似的特征频率F₃ 进行单独分析, 发现F₃ 与双层柱体的外直径存在线性依赖关系；而且随着圆柱内外层折射率、内直径等参数的变化，直线斜率发生变化。F₃与内直径无明显的线性依赖关系。通过构建实验系统拍摄了双一阶彩虹，并对其频谱进行了研究。由于双层圆柱中内直径、外层折射率对彩虹图像影响较大，在这两个参数确定的前提下，由F₃ 确定的外直径的相对误差约为2%。

光学常数(折射率和消光系数)是聚合物半导体薄膜器件结构设计和性能优化的重要参数。借助于Forouhi-Bloomer (F-B)色散模型，通过拟合P3HT(聚3-己基噻吩):PCBM([6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯)和MEH-PPV(聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔]):PCBM 体异质结薄膜以及聚合物导电薄膜PEDOT(聚3,4-乙烯二氧噻吩):PSS(聚苯乙烯磺酸)的反射率，计算得到其光学常数和厚度，拟合得到的反射率曲线和实验曲线符合良好。厚度拟合结果与表面轮廓仪测量结果误差小于3%。基于该方法，进一步分析了热退火对P3HT:PCBM 薄膜表面形貌和光学常数的影响。研究结果表明，P3HT:PCBM 薄膜在110 ℃退火后，折射率在550~700 nm 波长范围内的峰值由1.95上升到2.16，同时，消光系数的峰值波长向长波长方向移动。

纳米金属光栅上的表面等离子体共振(SPR)对临近材料折射率变化敏感，因此通过改变临近材料折射率，可以实现纳米金属光栅透射光谱的颜色调制进而用于显示器件，该调制器具有结构简单、色度和对比度高等特点。通过仿真设计实现了红绿蓝三个子像素的透射彩色显示。实验制备了周期为520 nm、铝厚度为50 nm 的双层金属光栅，并通过改变光栅临近材料折射率，实现了空气中为绿色亮态显示、蔗糖溶液中为暗态显示的效果，明暗对比度达到122。从理论和实验两方面证明了基于金属光栅结构的彩色显示和亮度调节的可行性，为未来电浸润显示器件提供了新的设计方案。