光学频率梳具有优异的时域和频域特性,已成为一种重要的光谱探测光源。基于两个具有不同重复频率的光频梳,可以实现具有异步光学采样特点的双光梳光谱探测。除了线性光谱探测应用,双光梳技术在非线性光谱探测中同样具有独特的优势。介绍了双光梳非线性光谱的探测原理,重点综述了双光梳技术在多维相干光谱和相干反斯托克斯拉曼光谱探测中的应用。分析并总结了双光梳技术在各种非线性光谱中的优势及光谱方法的技术特点、研究现状和发展趋势。

激光雷达主动发射激光,可高精度、高分辨率地获取入侵目标的距离、方位、速度及轮廓等信息,已在城市安防和工业安全等领域得到广泛应用。简要介绍了国内外主流安防激光雷达厂商及其产品技术指标。结合不同安防应用需求,从测距方案、扫描方式和光源选型三个方面重点讨论了不同技术体制下激光雷达的原理、特点及现状。最后对安防激光雷达的应用趋势及发展前景进行了总结与展望。为了满足消费级安防应用需求,安防激光雷达将进一步向低成本、高性能、系列化、小型化、固态化、芯片化及多源集成等方向发展。

近年来,多孔石墨烯纳米材料以其独特的物理和化学性质以及在生物、材料、能源、信息等领域的巨大潜在应用,受到了全世界的广泛关注。然而,多孔石墨烯的合成通常采用高温处理或多步骤的化学合成方法,工艺复杂,且难以形成图案化结构。2014年,美国学者提出了激光诱导石墨烯技术,用以实现低成本的图案化多孔石墨烯结构。激光诱导石墨烯技术是一种在普通大气环境中使用激光器在碳前体材料上进行直接激光写入制备三维多孔石墨烯材料的技术。该技术将三维石墨烯的制备和图案化进行了结合,并且不需要传统的湿化学步骤,降低了生产成本。该技术自问世以来就激起了人们的研究兴趣,人们对激光诱导石墨烯的形成机制以及其在能源、传感、环境等领域的应用进行了探究。本文整理了激光诱导石墨烯的各种合成方案,包括激光诱导石墨烯的质量控制、表面特性以及电导率等性质的控制,以及将不同的碳前体转化为激光诱导石墨烯的方法。基于激光诱导石墨烯的特性,本文重点介绍了激光诱导石墨烯近年来在超级电容、传感器、自清洁过滤器、摩擦电纳米发电机以及太赫兹调制器件上的应用。最后,本文对基于激光诱导石墨烯的吸波材料以及超表面的发展前景进行了展望。

脉冲激光沉积技术作为一种简单、通用和高效的薄膜生长技术,在科研和工业领域具有广泛的应用前景。在许多高科技应用中对薄膜质量的要求日趋严格,如何减少或消除薄膜内部和表面的微粒成为了亟待解决的问题。介绍了脉冲激光沉积技术中微粒出现的根源并讨论了各种微粒控制技术的优缺点,最后简要展望了脉冲激光沉积微粒控制技术的发展趋势。

太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）是近几年迅速发展起来的新兴检测技术,具有超强的透视性、强大的安全性以及高效的波谱分辨能力,在农业、化工、制药等检测领域得到了广泛应用。本文针对近年来太赫兹光谱技术在伪劣农产品检测、农药残留检测、违禁添加剂检测、转基因农作物鉴别、农产品含水量检测方面的国内外研究现状进行了介绍,总结了太赫兹光谱技术在农产品检测方面存在的主要技术难题,并对太赫兹光谱技术未来的发展前景进行了展望。随着科技的发展,太赫兹光谱检测技术必将具有更大的应用潜力。

扫频光纤激光器在光纤传感、生物医学以及光谱学等领域有着极其重要的应用价值,扫频光纤激光器的中心波长、扫频速度、扫频范围、输出功率等参数决定了光纤传感系统和生物成像系统的性能,因此,对扫频光纤激光器及其各项性能参数的研究具有重要意义。目前研究的扫频光纤激光器主要可以分为两大类：一类是基于色散调制扫频光纤激光器,另一类是基于光学滤波器的扫频光纤激光器。主要介绍了基于光学滤波器的扫频光纤激光器的研究进展和在各项性能参数上的研究成果。同时,指出其存在的问题并对扫频光纤激光器的发展进行展望。

激光增材制造（LAM）涉及了复杂的热作用加工过程,在该工艺下制备的多层结构成形件也具有复杂的微观组织结构特征。而成形件的微观组织结构特征决定了其机械性能,优化微观组织结构特征是进一步实现机械性能的精确调控的关键所在。本文综述了LAM多层结构成形件的微观组织结构特征,总结了其微观组织结构特征演变的影响因素,为实现LAM多层结构成形件的微观组织结构特征优化提供参考。

声波运动可以改变周围大气压强,进而影响大气的折射率分布。基于声波的波动方程和叠加原理,结合大气折射率的计算公式,求解出点阵列相干声源激发的人工大气折射率不均匀体的空间分布。基于Rytov近似,给出了点阵列相干声源激发的压强和光波闪烁指数之间的数值关系,分析了点阵列相干声源参数改变对光波闪烁指数的影响。结果表明：声源能激发产生大气折射率不均匀体,引起光波出现光强起伏。声源各个参数的改变,会引起光波闪烁指数出现不同程度的起伏变化。该研究结果初步探索了阵列相干声波激发人工大气折射率不均匀体参数对激光传输特性的影响。

在Málaga湍流信道和Nakagami-m衰弱信道条件下,对基于选择合并技术的混合自由空间光/射频(FSO/RF)通信系统性能进行研究。在考虑指向性误差的情况下,推导了采用副载波调制和强度调制直接检测方案的混合FSO/RF系统的平均误码率和中断概率表达式,并利用Meijer G函数和扩展广义双变量Meijer G函数获得其闭合解。在不同的副载波调制方式、湍流强度、指向性误差及RF信道衰弱参数情况下,分别分析混合FSO/RF系统和单FSO系统的误码率和中断概率。仿真结果表明,相比单FSO系统,混合FSO/RF通信系统能有效提升通信系统性能。

利用光纤阵列传输高功率光能,并针对基模高斯光,提出了一种通用的满足达曼光栅分束耦合约束条件的参数设计方法。首先,确定了系统组成元件并建立数学模型。然后,利用MATLAB软件仿真1×6达曼光栅分束,得到的子光斑束腰半径为20.31 μm、两两间距为127.7 μm,其总衍射效率为84.50%、不均匀度为0.23%。由光栅衍射理论与远场发散角分别计算出子光斑半径,对比仿真结果可知,对于基模高斯光入射,由平面波推导出的子光斑半径公式不适用,子光斑半径与入射光半径成反比,而光栅周期数对其无影响,并通过了实验验证。为了满足耦合约束条件,提出了一种通用的系统参数设计方法,通过改变波长、束腰半径、准直倍率、光栅周期长度与聚焦透镜焦距等参数,得到了精确耦合所需的子光斑半径与间距。

光纤布拉格光栅（FBG）具有复用能力强、灵敏度高、体积小、耐腐蚀等优点,广泛应用于多种工程监测中。使用193 nm准分子激光器在标准通信单模光纤（康宁,SMF-28）上制备了高反射率FBG阵列,并对其进行了约两个月的长期退火实验研究;设计了一种光纤高温传感系统,可在400 ℃以下对环境的温度进行准分布式测量,测温误差小于0.2 ℃。

光源布局是影响室内LED光通信照明和通信性能的关键因素之一。相比传统布局使用的大发散角朗伯型LED,小发散角LED具有反射面积小、中心光强度高等优点。以小发散角LED为光源,以最优光照度均匀性、最少LED数量为目标,对正方形和长方形房间的光源布局进行了优化设计,并分析了优化布局的系统性能。结果表明,两种房间中优化布局的照度均匀率均大于90%,接收光功率均大于-2 dBm。在正方形房间中将LED数量减少16个时,用本方法优化后的系统性能优于传统布局,平均光照度提高了7.7%,平均信噪比提高了0.89 dB,信噪比均方差降低了0.04 dB。

为了降低布里渊频谱展宽造成的拟合误差,提出采用双边带连续光作为探测信号,并利用干涉谱进行传感。与传统的布里渊增益谱相比,所得频谱在共振频谱附近具有更窄的线宽,预泵浦温度传感中双峰拟合的误差减小,系统的频率分辨率得到了提高,从而实现高空间分辨率和高频率分辨率的基于双边带干涉的预泵浦布里渊光时域分析（BOTDA）系统。实验结果表明,利用所提方法在100 m保偏光纤上可以实现50 cm的空间分辨率和0.37 MHz的频率分辨率。与传统的单边带预泵浦系统相比,相同空间分辨率下所提系统的频率分辨率提高2倍。

涡旋光束是一种携带有轨道角动量的特殊光束,近年来在光信息传输与加密、天文学探测、微观粒子操纵和生物医学等领域具有广泛的应用价值。传统的涡旋光束产生方法存在一定的局限性,如只能生成特定波长、元器件尺寸偏大和集成化程度较低,而基于超表面微纳技术的发展为涡旋光束的产生和操控提供一种全新的可能性。鉴于此,提出一种基于勾型超表面阵列的涡旋光束产生方法,该超表面结构能够有效地减小涡旋光束生成器件的尺寸,可以实现器件的集成化,且该超表面结构不依赖于特定入射光的圆偏振特性、波长和偏振方向,从而能够实现高拓扑荷数涡旋光束的生成。

以双反射镜系统为基础,在其前后均增加一组折射光学元件来校正和平衡系统像差,设计了一款仅由2片反射镜和4片透镜组成的大相对孔径、长焦距且总长较短的折反射式望远物镜。该物镜系统的工作波段为400~700 nm,焦距为900 mm,入瞳直径为500 mm,遮拦比为0.43,系统总长为495 mm,全视场角范围内的调制传递函数值在截止频率为107.5 lp/mm处均大于0.5。最后对系统进行了公差分析。结果表明,设计的望远物镜系统具有结构简单、成像分辨率高且公差大等特点。

应用于激光陀螺的高反镜在加工安装过程中不可避免地会引入疵病,从而对入射光产生调制作用,引发光散射。为了研究划痕状疵病尺寸发生变化时散射场的变化规律,采用有限元法和多物理场仿真软件建立了高反镜表面截面形状为矩形的单划痕疵病散射模型。通过改变疵病的宽度、深度,分析激光散射场的空间分布变化;用搭建的积分散射测量系统检测不同宽度、深度的疵病,并与仿真结果进行对比。实验结果表明,不同尺寸疵病的散射场变化趋势与仿真结果基本吻合,为高反镜表面疵病的检测工作提供了理论依据和参考。

食品和药品的检测在民生领域中具有重要的应用价值,为此提出一种基于太赫兹时域谱分析的检测方法。使用太赫兹时域光谱探测技术研究不同包裹物覆盖下物质的太赫兹谱特性,并对高相对湿度条件下的太赫兹样品探测技术进行研究。采用一种简单有效的谱减法处理样品光谱中的水汽吸收干扰,并计算样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数。通过计算不同包裹物屏蔽下样品的折射率和吸收系数,所提方法可以准确分辨样品种类。

针对使用点光源的激光干涉仪在测量中容易出现相干噪声的问题,阐述了环形光源抑制相干噪声的原理,分析了环形光源半径及厚度与条纹可见度之间的关系,提出一种基于环形透镜产生环形光源的光学系统。该系统包括扩束系统、环形透镜和双远心镜头,根据菲索干涉仪中的准直镜头和干涉腔长得到环形光源的目标参数。使用Zemax分别设计了环形光源系统中的三个子系统,并保证各部分光学系统之间良好衔接。其中：环形透镜由一个非球面透镜旋转而成;双远心镜头可以使环形光源直径缩小到合理范围,并确保最后环形光源上每个离轴点的出射光束都与光轴平行。最终设计出环半径为0.38 mm、厚度为12.5 μm的环形光源,在准直透镜焦距为900 mm、干涉腔长为100 mm的情况下,干涉条纹可见度的理论值大于0.98。

针对生产现场中工件精确测量和寻位问题,基于计算机数字控制机床(CNC)平台和线激光搭建了一套在机测量系统,并对工件一面两孔特征的快速寻位方法进行研究。利用球面的各向同性,通过标准球实现线激光在机测量系统的全局标定。将平面和孔作为找正特征,基于线激光传感器获取的测量数据,设计拟合算法并对相关特征的尺寸位置信息进行计算,最后利用试验件进行快速寻位实验。实验结果表明,该在机测量系统具有较高的精度和稳定性,能够满足生产加工中的工件寻位找正要求。

针对线结构光条纹中心提取的效率和精度影响测量结果的问题,提出一种主成分分析与灰度重心相结合的方法。首先对图像进行高斯卷积并采用阈值分割法初步提取图像中有效的光条纹信息;然后计算光条纹图像的梯度分布和幅值,选取幅值为零的点作为初始点;接着采用主成分分析法得到点的法线方向,沿法线方向在初始点两侧以幅值最大的两点作为边界点;最后采用灰度重心法求出边界内的光条纹中心以确定下一个初始点,通过迭代处理提取光条纹中心。在平均处理时间以及方均根误差方面对所提方法进行验证。实验结果表明,所提方法的平均处理时间约为1.701 s,提取精度比Steger法少0.0500 pixel。

为有效改善TC4合金表面的耐磨性能,以TC4+NiCr-Cr3C2为熔覆材料,利用德国通快4002同轴送粉激光器,在TC4表面熔覆了TiC增强钛基涂层。采用多种实验表征技术手段和测试设备研究分析了涂层微观组织和耐磨性能。结果表明：熔覆层生成相主要由增强相TiC和连续基体相α-Ti组成;涂层表面层中TiC主要以颗粒状相形式存在,中间层以树枝晶状相形式存在,结合区以羽毛状相形式存在;Ni、Cr、Al和V元素未与Ti元素形成反应析出物,属于基体固溶元素;涂层平均显微硬度（536 HV0.5）的提升得益于TiC和Ni、Cr、Al、V元素在基体中的强化固溶,较TC4基材显微硬度提高了约50%,涂层磨损体积和摩擦系数较TC4基材分别下降了约27%和25%,磨损机理为磨粒磨损。

不同粒径粉末搭配对激光选区熔化成形件的质量起着至关重要的作用。为此,系统研究了IN738合金不同粒径粉末搭配对粉末特性和成形件质量的影响,结果表明,成形粉末流动性随着粗粒径粉末体积分数的增加而增加,当粗细粉末（50%粒径为31~53 μm的粗粉和50%粒径为15~30 μm的细粉）相互搭配时,其粒径分布为D10为15.1 μm、D50为27.9 μm、D90为52.9 μm,成形粉末具有较高的松装密度和振实密度,成形件具有较好的表面粗糙度及较低的孔隙率和裂纹密度,致密度达到99.3%。研究发现,不同粒径粉末搭配制备的打印件裂纹为凝固裂纹,裂纹主要沿着外延生长的〈001〉取向柱状晶晶界分布并扩展。

研制了一种基于Yb 3+∶YAG/Cr 4+∶YAG/YAG键合晶体的激光二极管端面泵浦被动调Q拉曼黄光激光器。由键合晶体产生的被动调Q基频激光依次通过拉曼晶体YVO4和倍频晶体KTP,最终输出波长为578.5 nm的激光。采用耦合腔结构降低拉曼光和倍频光的损耗,采用标准具抑制双波长运转以提高倍频的转换效率。实验结果表明,当入射波长的泵浦功率为9.51 W时,可以检测到功率为183 mW、波长为578.5 nm、脉冲宽度为6.537 ns、重复频率为6.542 kHz的黄光。

在激光雷达的光机设计中,由于各项参数需要满足实际项目的指标需求,会导致激光雷达的光源中心与机械旋转中心不重合,进而造成点云图像产生弯曲,严重影响激光雷达的性能。因此,结合三维雷达的实际扫描情况,首先分析了激光雷达点云图像产生弯曲的原因并推导出每一条扫描线的误差计算公式。其次,通过修正参数的方式,将相对坐标系下的像素点转化成世界坐标系下的深度值,从而完成坐标系的转换,最终修正点云图像的弯曲,同时结合五幅点云图像详细分析了修正后算法的可靠性。实验结果证明,在进行算法修正之后,点云图像表现为处处是平面,几乎没有弯曲,所有测试障碍物的外形轮廓没有明显变形,像素点的排列整齐有序,测距误差由原来的10.2 cm减小到2 cm以内。且雷达在监测区域内最近处[坐标为（0,1.8 m）]的横向距离分辨率达到7.5 cm,纵向距离分辨率达到4.8 cm;最远处[坐标为（25 m,4.5 m）]的横向距离分辨率达到20 cm,纵向距离分辨率达到6.1 cm。通过与传统的数据匹配和拼接模型相比,证实了坐标系转换的算法可以从根本上解决坐标中心不重合和振镜旋转引起的两种非线性误差,而且通过下雪和复杂环境下的测试实验进一步证明了算法具有很高的稳定性。

选择低成本的316L不锈钢旧粉进行选区激光熔化（SLM）成形,拟通过工艺参数优化和热处理来提高产品的性能。采用平均粒径为27.6 μm的316L不锈钢旧粉,在不同的工艺参数下制备多组试样,然后进行微观形貌观察和力学性能测试;选取成形性能较优的试样,研究不同冷却方式的热处理工艺对试样力学性能、耐蚀性以及组成相的影响。研究结果表明：激光能量密度为54 J/mm 3时,试样的成形性能（硬度、抗拉强度、延伸率等）最佳,且激光能量密度一定时,成形性能与激光功率、扫描速度密切相关;热处理后,试样表现为硬度和抗拉强度下降,延伸率和耐蚀性增大,奥氏体组织未发生转变,仅晶粒尺寸变大。使用316L不锈钢旧粉进行SLM成形时,选择适宜的成形参数与热处理方法可以使成形件具有优良的力学性能。

法布里-珀罗标准具是许多经典和现代光学领域中非常重要的器件之一。设计了一种简单稳定的空气隙法布里-珀罗标准具,作为飞秒脉冲激光器绝对距离测量光谱分辨干涉法的核心器件。将法布里-珀罗标准具放置在迈克耳孙干涉仪两路光束会聚出光处,滤出飞秒激光光学频率梳的梳齿,通过光谱仪精确地监测出飞秒脉冲激光器绝对距离测量干涉信号的光谱功率密度,从而计算出绝对距离。详细介绍了法布里-珀罗标准具的参数设计,进行了法布里-珀罗标准具调节系统实验。简要分析了飞秒脉冲激光器绝对距离测量光谱分辨干涉法的测量原理,实验结果表明,在±1 mm测量范围内精确度可以达到±5 μm以内。

针对万瓦级扩束型光纤连接器的准直聚焦透镜在不同冷却方式和不同尺寸参数的情况,进行了数值模拟。通过使用ZEMAX仿真设计,得到耦合透镜尺寸参数（直径为40~60 mm,边缘厚度为5~25 mm）。利用COMSOL Multiphysics模拟透镜的热分布,获得不同输出功率下,透镜使用该冷却方式的表面最高温度和使用该冷却方式透镜尺寸对温度的影响。对20组不同尺寸参数却有着相同光学性能的非球面透镜进行模拟分析,结果表明,在满足光学性能和功率密度的条件下,功率大于20 kW时,透镜可以使用侧面风冷的冷却方式,风速为9 m/s,透镜直径大于50 mm,厚度小于等于5 mm;功率大于7 kW时,透镜可以使用平面风冷的方式,风速为5 m/s,透镜直径大于30 mm,厚度小于等于5 mm;功率小于7 kW时,透镜可以使用边缘水冷的方式,水流速为1 m/s,透镜厚度小于7 mm。

以银纳米材料作为活性基底构建的表面增强拉曼散射（SERS）检测系统可以改善拉曼技术对生物活性物质检测时信号弱的缺点。本文对18例滑膜型关节炎病患的关节液样本和15例健康人的关节液样本进行SERS检测,收集SERS光谱数据后采用谱峰归属法、主成分分析（PCA）-线性判别分析（LDA）算法对样本数据进行分析。结果表明：关节炎病患关节液样本中的多糖（477 cm -1）、DNA（722 cm -1）、δ（CH2）（1439 cm -1）、鸟嘌呤（N3）（1576 cm -1）和酰胺I带（1676 cm -1）比健康人的多,而糖原（490 cm -1）、磷脂酰肌醇（596 cm -1）、蛋白酪氨酸（640 cm -1）、葡萄糖（1071 cm -1）和蛋白酰胺吸收（1645 cm -1）比健康人低。PCA-LDA算法对该疾病的诊断特异性和灵敏度分别为83.3%和80%。本研究说明以银纳米材料为活性基底的SERS光谱技术对诊断和分析滑膜型关节炎疾病具有一定的可行性和参考价值。

光学相干断层扫描是目前检测糖尿病视网膜黄斑病变较为灵敏的方法之一,但病变的人工判断易产生主观失误,且比较耗时。为此,本文在迁移学习的基础上提出了一种改进的深度学习网络,用于视网膜图像的自动分类。先基于自适应阈值联合高斯滤波算法对图像进行预处理;然后以预训练模型为基础,通过微调解决样本差异的问题,并以全局平均池化方法替代传统的全连接层来提取深层特征,以降低网络的过拟合现象。基于实验数据对该网络进行验证,所提网络对视网膜病变图像的分类准确率可达97.3%,说明了所提网络对视网膜黄斑病变图像自动分类的有效性。

针对迈克耳孙干涉仪中的动镜倾斜问题,通过干涉理论分析了矩形和圆形通光孔径下干涉调制度的影响因素。仿真结果表明,干涉调制度与通光孔径 r、波数 υ?和倾斜角度 θ有关。为了确保干涉仪的性能,干涉调制度应不低于90%。当波长为λ时,矩形和圆形孔径的动镜倾斜角度 θmax应分别小于等于λ/（16r）、λ/（14r）。在动镜倾斜角度控制范围内,用Matlab仿真了单色光对正弦倾斜误差和随机倾斜误差的影响,结果表明,动镜倾斜角度应控制在1″左右,这对光谱仪的结构设计和研制具有一定的参考价值。

传统方案将单体式二维MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微镜作为扫描结构,但其制造工艺复杂且在工作过程中存在失效率高的问题。鉴于此,将成本更低廉的两个一维静电式MEMS微镜进行封装组合以得到二维扫描器件模块,通过对器件的设计和制造工艺的研究,最终研制出MEMS二维扫描器件模块,整个器件模块具有结构紧凑、制造工艺简单、成本低、可靠性高且易于批量制造的优点。实验结果表明,MEMS二维扫描器件模块在X轴方向的扫描光学角度可达48.0°（驱动频率为28.25 kHz,电压160 V）,在Y轴方向的扫描光学角度可达12.5°（驱动频率为3.80 kHz,电压为160 V）,光学性能可媲美单体式二维MEMS微镜,满足微型激光投影领域的使用需求。

随着激光技术及量子通信技术的不断发展,声光调制器已经成为多个领域的重要器件。衍射效率和任意偏振光偏振保持能力成为声光调制器的重要指标。通过对声光调制器的衍射效率进行理论分析和实验研究,提出了提升声光衍射效率的理论方法,并设计了一种任意偏振光可偏振保持的正反馈声光调制器系统。经实验验证,该声光调制系统能显著提高声光调制器的衍射效率,且在量子通信领域中可保证任意偏振光的保偏传输。研究结果为光纤耦合声光调制器以及基于声光调制器的量子器件的研究提供了参考。

磁悬浮热解石墨片的光驱转动提供了一种光能向动能转换的途径,对该现象的研究在能量转换领域中具有重要意义。使用等效磁荷法计算永磁体磁场的空间分布,接着对热解石墨片的受力、扭矩及势能分布进行了理论计算。基于此,对圆形热解石墨片在嵌套的圆柱形永磁体上的光驱转动现象进行计算分析和解释。研究发现,当嵌套的圆柱形永磁体严格同轴时,圆形热解石墨片在激光照射下不会发生光驱转动现象。但嵌套的永磁体在装配时不可避免地会产生一定的偏心量,导致磁场分布不对称,使得圆形热解石墨片的扭矩随着激光照射点呈周期性变化,因此产生了光驱转动现象。

通过计算共生纠缠度,在外磁场存在的情况下研究了含有 z方向Dzyaloshinskii-Moriya DM相互作用的两量子比特海森堡 XYZ链模型的热纠缠特性。研究结果显示：对于反铁磁情形下的海森堡 XYZ链模型,随着 DM相互作用参数 D的增加,原本没有热纠缠的自旋链发生热纠缠;并且随着 DM相互作用的增强,自旋链的热纠缠逐渐趋于稳定,自旋链的最大纠缠度也有所提高;随着自旋耦合参数 Jz的逐渐增加,自旋链的最大纠缠度增加,热纠缠范围得到扩展;各向异性参数 γb的增加有助于扩展热纠缠的范围,但对自旋链的最大纠缠度无明显的影响。

利用单量子位转动门及量子控制非门的定义,设计了四种脉冲序列,这些脉冲序列在逻辑上与量子控制非门核磁共振（NMR）实现是等价的。在射频脉冲作用时间远小于两个自旋核相互作用时间条件下,在旋转参考系中近似求解核磁共振时的两体含时薛定谔方程,给出了量子控制非门核磁共振脉冲序列参量的最优取值,并利用Suzuki对称乘积公式,对含时薛定谔方程进行了数值计算,通过数值计算模拟演示了量子控制非门的四种序列的性能,判断了不同脉冲序列的性能优劣。

物质的太赫兹光谱具有独特的“指纹谱”特性,可以利用该特性对物质进行识别。随着人工智能技术的发展,深度学习算法在太赫兹光谱识别领域得到了越来越广泛的应用。然而在实际应用中,受实验设备、实验条件以及实验环境等因素的影响,所获取的太赫兹光谱数据并不总是大规模的,无法满足深度学习算法所需的数据量要求。为了解决这一问题,本文提出了一种基于生成对抗网络（GAN）的太赫兹光谱识别方法。首先利用S-G滤波器和三次样条插值法对物质的太赫兹光谱数据进行预处理,然后通过GAN生成具有真实太赫兹光谱数据分布的仿真数据,最后将生成的数据以及真实光谱数据作为训练样本对深层神经网络进行训练,从而得出物质的识别结果。实验结果表明：GAN模型生成的太赫兹光谱数据可以有效地模拟真实太赫兹光谱数据的总体特征,扩充太赫兹光谱数据样本,极大地提高了光谱的识别精度。

中性笔油墨是司法鉴定中同一认定的重要物证。为提高油墨检验的准确性,本文利用拉曼光谱法对油墨样本进行无损检测。首先对预处理后的光谱数据进行降维处理,构建偏最小二乘判别分析模型;然后采用受试者工作特征曲线线下面积对预测效果进行验证,提取出36个变量投影重要性最高的特征变量;接着将特征变量作为数据输入到隐藏层神经元数目为13的多层感知器中,最终的训练正确率为87%且无过拟合现象。将变量投影重要性的特征提取与有监督的多层感知器训练相结合,可以有效压缩数据,缩短分析时间。感知器层间的连接权重可通过自主学习进行调节,提高了中性笔油墨分类结果的可信度与正确率。

为了防止彩色数码反射显微镜的白平衡算法失效,提高图像颜色采集精度,提出了基于非RAW数据的数码相机色度特征化方法。首先,利用色卡中性色块建立基于幂函数的非线性校正模型,将非RAW数据转换为与场景辐亮度线性相关的数据。然后,建立色度特征化模型。最后,通过实验测试非RAW数据校正前后的色度特征化精度,并分析光源亮度变化对非线性校正模型及色度特征化精度的影响。结果表明,校正后的非RAW数据将提高色度特征化精度,对于线性色度特征化模型效果尤为明显。同时,光源亮度改变将引起非线性校正模型以及色度特征化精度的变化,当亮度变化不剧烈时,可采用通用非线性校正模型。

为了减小导航星库容量,提出了一种星敏感器导航星筛选算法。将在全天球上生成的均匀分布的光轴随机矢量作为蒙特卡罗实施样本,将每个光轴矢量确定的外接圆视场内的亮星依次作为星子集,将星子集在建星库中没有的星增补进在建星库,并丢弃重复星,遍历所有实施样本后即得到导航星库。仿真条件如下：星敏感器视场为15°×15°,极限星等为5.6 m,星间角距阈值为1°,星图匹配环节所需导航星数为15。此算法构建的导航星库改善了导航星分布的均匀性,在适应星图匹配的充要性意义上,星库中的导航星数达到最少,进而减少了匹配模式库的条数,降低了内存需求,这对星敏感器设计具有工程实用价值。