石墨烯在太赫兹波段的优异性质,使其在太赫兹源、太赫兹探测和太赫兹调控三个方面都具备广阔的应用前景。主要对石墨烯在太赫兹波段的性质及石墨烯基太赫兹器件的相关研究进行了综述,并对石墨烯在太赫兹波段的应用前景进行了展望。在石墨烯太赫兹波段性质方面,主要介绍了石墨烯的电导模型、静态和超快光谱响应特性,以及表面太赫兹波辐射特性。在石墨烯基太赫兹器件方面,主要综述了基于光、电、磁调控的太赫兹主动器件,石墨烯基超材料的太赫兹调制器,基于阻抗匹配的减反射调控器件,以及可调太赫兹源器件的最新研究进展。

为使LED光源实现特定范围内的均匀照明，提出了一种由复合抛物面集光器和自由曲面透镜结合的主次镜两级准直照明设计方法。该方法可将照明系统出射角控制在±5°～±15°范围内，并在目标区域内实现均匀照明。仿真结果显示：系统出射角在±5°～±15°范围内，理想情况下该系统的能量利用率和照明均匀度均可达85%以上；同时，系统的照明均匀度不会随照明距离的改变发生显著变化，在实际应用中可通过改变照明距离来改变光斑大小和光斑照度。

研发了一种多频时分复用锥形激光放大控制系统。通过控制种子激光的输出频率和工作时序, 此系统可以实现高隔离度单频、比例可调双频、复合多频调制三种不同模式的激光放大。实验研究了 该控制系统的光学特性,结果表明输出线偏振激光束间的消光比达30 dB, 不同工作模式的切换时间为100 ns。 该系统可提高激光器的利用效率,适用于原子干涉精密测量物理及原子干涉仪应用技术等对激光 输出功率、集成度要求较高的领域。

在大型结构件的损伤监测过程中,摄像机镜头畸变往往引起成像畸变,如果直接利用畸变图像进行标定、测量,将引起较大误差,降低损伤监测精度。为了有效地校正成像畸变,提出一种改进的基于直线特征的非量测畸变校正方法。分析实际测量中成像畸变的像差模型;直接利用场景中存在的直线特征,得到带权重因子的直线射影不变约束关系和三点近似共线约束关系,并建立两组畸变校正约束方程求解畸变系数;通过实验验证提出方法的可行性和有效性。校正结果表明,相比不带权重的直线特征标定方法,提出方法优化结果的均方根误差精度提高了0.21 pixel。

利用飞秒激光泵浦探测技术，通过改变光学参数，如中心波长、功率，分别对未故意掺杂高纯n型砷化镓的差分反射谱进行研究，进而分析室温下砷化镓光生载流子动力学过程.首先，当泵浦光功率恒为100 mW，探测光功率恒为10 mW时，随着中心波长的增大，差分反射率峰值随之增大，信噪比也随之增加.其次，通过拟合不同延迟时间下泵浦光功率和差分反射率的实验曲线，并和理论模型比较后发现，在一定范围内的泵浦功率和差分反射率呈线性相关，未故意掺杂高纯n型砷化镓的饱和载流子浓度为(3.590 1±0.310 3)×1017 cm－3.在此基础上,把光生载流子动力学过程分为3个过程：804±67 fs的光激发过程、134 ~268 fs的初始散射过程、1 ps和3～6 ps的复合过程.研究表明，差分反射率与探测功率不存在显著的依赖性，但差分反射谱的信噪比与探测功率存在相关性.

准确鉴定赋存于流体包裹体中的子矿物对于揭示沉积、 成岩和成矿等地质过程中相关流体的地球化学信息具有重要的意义。 而应用显微激光拉曼光谱技术分析子矿物的类型具有原位无损、 灵敏度高、 稳定性好以及简便快捷等优势, 目前已得到了广泛地应用。 利用显微激光拉曼光谱技术, 首次对东营凹陷始新统沙四下亚段岩盐原生流体包裹体中子矿物的类型进行了准确地鉴定, 并在此基础上, 详细地探讨了子矿物对东营凹陷始新世盐湖古卤水地球化学特征的指示意义。 研究结果显示: 东营凹陷沙四下亚段岩盐原生流体包裹体中普遍发育有硬石膏(CaSO4)和四水泻盐(MgSO4·4H2O)两类子矿物。 其中, 硬石膏子晶以1 018 cm-1的拉曼特征峰强度最大, 同时还存在其它5个附属拉曼特征峰, 依次为500, 611, 629, 676和1 131 cm-1; 而四水泻盐子晶以1 000 cm-1的拉曼特征峰强度最大, 并且还存在其他三个附属拉曼特征峰, 分别为462, 618和1 156 cm-1。 这两类子矿物的存在表明岩盐的原始析盐母液中含有少量的CaSO4和MgSO4成分, 且此时正值盐湖古卤水的早期蒸发析盐阶段, 即: 硫酸盐析出阶段的结束与氯化物盐析出早期阶段的开始, 以析出石盐为主。 此外, 结合硬石膏和四水泻盐的沉淀温度, 明确了东营凹陷始新世盐湖在早期蒸发析盐阶段时期, 古卤水的温度介于37~61 ℃之间, 表现为干旱的沉积环境。

为克服光电探测器动态范围不足，难以在同一条件下精确测量线偏振器的最小光强透射率及最大光强透射率的问题，提出一种基于非线性拟合的消光比测量方法并搭建了相应的测量装置。该方法只需在限定的角度范围内旋转被测线偏振器并采集对应的光强变化，根据建立的数学模型，进行非线性余弦拟合数据处理，进而解算出消光比。实验结果表明，该方法的测量精度可达10^-5 量级，并具有较好的重复性，验证了提出方法的有效性。

共聚焦拉曼显微光谱技术可有效用于木质纤维生物质细胞壁的区域化学研究。 利用该技术探索稀酸预处理过程中奇岗纤维细胞壁木质素和羟基肉桂酸的区域化学变化规律。 研究发现预处理前木质素在细胞壁各区域的浓度不同, 木质素浓度较高的区域羟基肉桂酸的浓度也较高。 稀酸预处理后1 600 cm-1(木质素)和1 170 cm-1(羟基肉桂酸)的峰值强度降低, 表明二者被部分溶出, 且溶出率为次生壁>复合胞间层>角隅胞间层。 预处理过程中次生壁和复合胞间层的特征峰强度比值(I1 170/I1 600)呈现上升趋势, 表明在这两个形态区域中木质素比羟基肉桂酸更易溶出; 而在角隅胞间层没有明显变化, 表明该形态区域对二者的溶出没有倾向性。 通过本研究可以更加深入了解稀酸预处理中化学组分在亚细胞水平的变化规律, 同时也进一步拓展了拉曼光谱技术在植物细胞壁研究领域的应用。

针对理论上推导轴锥镜的衍射光场分布解析式较为困难，且用菲涅耳衍射理论分析时存在近轴近似及不能适用于近场衍射光场分析的问题，采用了严格遵从标量衍射亥姆霍兹方程的角谱衍射波前重建方法，对轴锥镜在单色和准单色高斯光波照射下的横向和轴向衍射光强分布特性，以及在单色均匀平面光波照射下的轴向衍射光强分布进行了数值计算和分析。结果表明，轴锥镜后单色光衍射光强分布在几何光束重叠的菱形区域内为近似无衍射贝塞尔光强分布，轴上光强沿光轴方向呈振荡变化，轴上光强分布规律与入射光波的垂轴横向光强分布有关；入射光的准单色性使得贝塞尔衍射条纹对比度略下降、轴上光强沿光轴方向振荡程度减小，但分布规律与单色光一致。