为了解决天然气净化厂缺乏原料气中的二氧化碳和硫化氢在线分析方法问题, 针对天然气原料气含水、 油污、 颗粒物杂质、 含硫和二氧化碳等强腐蚀性的特点, 研制了激光拉曼天然气原料气在线分析仪和配套预处理装置, 首次建立激光拉曼在线分析新方法, 在天然气净化厂开展现场应用测试, 考察了二氧化碳和硫化氢测量准确度和重复性, 验证了在线分析方法可靠性, 并开展了在线分析方法的校准技术研究。 方法性能测试试验结果表明, 硫化氢激光拉曼测定结果和标气示值的偏差小于1.0%, 两种方法的检测结果相符, 7次测量结果的相对标准偏差小于0.6%; 二氧化碳拉曼分析结果和标气示值的相对偏差小于1.0%, 7次测量结果的相对标准偏差小于0.76%。 应用测试试验结果表明拉曼光谱H2S在线测定和碘量法离线测定结果相对偏差范围为0.3%~7.5%(90%以上数据小于3%), 拉曼光谱CO2在线测定和气相色谱法离线测定结果相对偏差范围为0.6%~8.4%(80%以上数据小于3%), 激光拉曼在线分析方法的校准周期为3 d。 形成的激光拉曼在线分析仪现场运行平稳, 可实时反馈气质变化, 能够满足天然气净化厂掌握原料气中酸气成分含量的需求。

为了提高现行室内可见光定位系统的定位精度，提出考虑噪声干扰的动态惯性权重及认知因素的改进型粒子群算法。首先，将决定定位精度的欧式距离转换为目标函数最小值优化问题; 其次，利用惯性权重动态赋值，增强粒子群算法初期的全局搜索能力和后期的局部搜索能力; 然后，利用正弦函数使得个体认知因素值非线性地减小，利用余弦函数使得群体认知因素值线性地增加，以进一步提升定位精度; 最后，通过仿真与实验测试对所提定位算法进行验证。仿真测试结果表明，在5m×5m×3m和5m×4m×3m两种定位模型中，在0，0.5，1.0和1.5m四个高度平面的空间定位平均误差分别为0.65和0.54cm; 实验结果显示，在搭建的1m×1m×0.8m和1m×0.8m×0.8m室内空间中的平均定位误差分别为2.67和1.81cm。

提出一种基于单光子阵列相机的激光测速方法，该方法可以在单光子量级的回波强度下，同时实现对目标横向速度和径向速度的测量。搭建了一套室内阵列测速激光雷达系统，验证了阵列时间相关单光子计数技术对运动目标进行横向和径向测速的可行性。通过信号预处理方法从空间和时间两个维度滤除背景噪声，利用质心检测和峰值检测确定目标的时变三维空间坐标，利用最小二乘法进行数据的线性拟合获得目标的横向和径向速度值。结果表明，帧积累数与最佳的测速性能有关。该方法可以在微弱的光照环境下实现对远距离运动目标的速度测量，未来还有望实现目标速度图像的获取，为远距离复杂运动目标的识别提供技术支撑。

铌酸锂薄膜因其优异光学性能及容易与结构紧凑的光波导等器件相集成等诸多优势, 目前已经成为可调谐Fabry-Perot滤波器、电光调制器等器件领域向集成化和微小型化趋势发展的首选光学材料。由于光波导和光纤的尺寸差异而引起了严重的模场失配使得光纤与光波导耦合时存在着较大的插入损耗问题。 仿真分析了超高数值孔径光纤和脊形波导直接耦合时, 其光场模式分布、折射率、耦合效率和耦合损耗等关键性能的相互影响。结果表明当刻蚀深度和宽度分别为300 nm和0.8 μm时, 铌酸锂脊型波导与单模光纤(UHNA7)的耦合效率可达33.8%, 而耦合损耗为4.71 dB。仿真比较了上包层材料替换为二氧化硅和氮化硅材料时, 脊型波导和单模光纤的耦合效率显著增加到63.4%而耦合损耗被降低到 1.98 dB。

可调谐法布里-珀罗谐振腔目前是在光通信、传感器和激光器等领域被广泛应用的光学器件。按照调谐方式可分为光纤型F-P腔、微机械型F-P腔和电光型F-P腔, 每种均有相应的优点和优势领域。综述了可调谐F-P腔的研究进展, 包括器件结构、性能参数两方面, 并分析了各类可调谐F-P腔器件的性能差异和未来的应用前景。