人类表皮生长因子受体-2（HER2）的异常扩增会导致癌细胞的过度增殖和肿瘤恶化。在采用常规光学显微成像技术检测扩增水平较高的乳腺癌细胞HER2基因时，荧光原位杂交探针的荧光信号斑点呈簇状分布，难以精确计数。应用结构光照明超分辨成像技术对HER2基因荧光原位杂交的病理切片进行成像，从而分辨距离较近的荧光探针。通过大视场扫描成像和图像拼接，对数百个细胞进行成像和统计分析，提高了高扩增水平病理切片上HER2探针计数的准确性。

红外与可见光图像融合可以生成包含更多信息的图像，比原始图像更符合人类视觉感知也有利于下游任务的进行。传统的基于信号处理的图像融合方法存在泛化能力不强、处理复杂图片融合性能下降等问题。深度学习有很强的特征提取能力，其生成的结果较好，但结果中存在纹理细节信息保存少、图像模糊的问题。针对这一问题，文中提出一种基于多尺度 Swin-transformer和注意力机制的红外与可见光图像融合网络模型。Swin-transformer可以在多尺度视角下提取长距离语义信息，注意力机制可以将所提特征中的不重要特征弱化，保留主要信息。此外本文提出了一种新的混合特征聚合模块，针对红外和可见光图像各自的特点分别设计了亮度增强模块和细节保留模块，有效保留更多的纹理细节和红外目标信息。该融合方法包括编码器、特征聚合和解码器三部分。首先，将源图像输入编码器，提取多尺度深度特征；然后，设计特征聚合融合每个尺度的深度特征；最后，采用基于嵌套连接的解码器重构融合后的图像。在公开数据集上的实验结果表明本文提出的方法对比其他先进的方法具有更好的融合性能。其中在客观评价指标中 EI、AG、QP、EN、SD指标达到最优。从主观感受上，所提红外和可见光图像融合方法能够使结果中保留更多的边缘细节。

为了进一步提升传统金属纳米结构表面增强拉曼散射（SERS）衬底的检测灵敏度和均匀性，提出了银修饰开放纳米腔多孔阳极氧化铝模板（AAO）复合结构的SERS新衬底，利用AgNPs（Ag nanoparticles）表面的局域表面等离子共振效应、银纳米粒子之间的热点效应，以及AAO结构的开放纳米腔的腔增强效应，实现了高灵敏度分子检测。采用液-液界面自组装方法将AgNPs修饰到AAO腔体中；利用FDTD（finite difference time domain）仿真软件对结构的电磁场分布特性进行了研究；开展了系统的拉曼测试实验，实验结果表明：相较于传统SiO₂-AgNPs衬底，AAO-AgNPs的拉曼光谱强度提高了4.7倍；以R6G（rhodamine 6G）为探针分子，AAO-AgNPs衬底的最大分析增强因子约为2.38×10¹⁰，检测极限可达10^-16 mol/L；此外，实验验证了该复合结构的多分子检测功能。

利用自组装技术将单层银纳米粒子修饰到Whatman No.1滤纸表面，成功制备了柔性表面增强拉曼散射（SERS）基底。实验结果表明：当银粒子尺寸为20 nm时，拉曼增强性能达到最佳。采用此参数制备的SERS基底对罗丹明6G（R6G）分子的检测极限为10^-10 mol/L，最大增强因子为5.66×10⁸，相对标准偏差（RSD）为10.9%。同时，该柔性基底能够准确地识别和区分多种目标分子，并具有良好的柔软性和可恢复性。此外，还结合基底的扫描电子显微镜（SEM）表征情况，利用时域有限差分（FDTD）仿真软件对样品的电磁场增强特性进行了数值分析，并对其与实验结果进行了对比。

为了提高金属纳米粒子在光纤表面的富集密度，同时提高光纤表面增强拉曼散射（SERS）复合结构拉曼增强特性的稳定性，提出一种双金属（金和银）锥形光纤SERS探针结构。首先，采用化学还原法制备出形貌均一的金银纳米粒子；然后，采用光诱导的方法实现双金属在锥形光纤上的富集。制备的光纤SERS探针表现出良好的实验效果：对罗丹明6G（R6G）检测到的最低浓度低至10^-10 mol/L；增强因子为2.07×10⁸；相较于单金属银光纤SERS探针，双金属样品的稳定性提高了7倍（96 h后）。

白光干涉型法布里-珀罗（F-P）传感技术能够实现间隙值的绝对测量。本文综述了基于白光干涉的光纤F-P传感技术领域的研究工作，重点阐述了高温高压极端环境下光纤F-P传感器及其解调技术的研究现状。目的是分析高温高压环境下基于光纤F-P传感技术的物理参数测量的原理与方法，实现基于白光干涉的光纤F-P传感技术的实用化和工程化。

将银纳米粒子制备成可打印的墨水，采用喷墨打印方法将此墨水打印在纸张表面，作为柔性表面增强拉曼散射基底。重点研究了不同银墨水倍数和不同打印层数对拉曼检测灵敏度的影响。实验结果表明，以55 mmol/L浓度银墨水作为打印原料，在打印7层时，基底对罗丹明（R6G）分子的检测浓度低于10^-10 mol/L，最大增强因子约为1.92×10⁹，相对误差分析计算结果为14.3%。同时，在苹果的曲面上对该基底的拉曼增强效果进行了实际检测。最后，结合基底的扫描电子显微镜（SEM）结果，采用有限时域差分（FDTD）软件对该基底的电磁场增强特性进行了计算。

针对红外靶标模拟装置中的温控系统过度依赖专家经验, 且控制精度低等问题, 设计了一种基于改进GA算法优化的模糊PID红外模拟靶标温度控制方法。系统通过具有自适应交叉及变异概率的改进GA算法, 将模糊PID的量化因子和比例因子作为优化变量, 自适应调整PID参数, 快速确定温度控制单元的最优解。在Simulink建立温控系统仿真模型并进行仿真验证。仿真结果显示, 相较于模糊PID, 改进GA算法优化的模糊PID调节时间减少34.84%, 超调量减少63.75%, 稳态误差减少66.67%, 表明改进GA算法优化的模糊PID能提高系统的控制性能。

在785 nm激励的拉曼片上传感器结构中，氮化硅片上光栅耦合器的性能直接关系到激励光的耦合效果。首先建立了光栅耦合器的二维、三维结构模型，采用时域有限差分（FDTD）仿真软件对光栅耦合器进行数值分析。以耦合效率为主要性能指标，分析了光源入射角度、光栅常数、光栅高度、填充因子和光栅刻蚀深度各参数的影响。采用电子束光刻法制备了光栅耦合器。最后，对三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器进行了测试。结果表明，二维波导光栅耦合器的性能最好，其耦合效率可达39.64%，三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器在实际测试中的耦合效率能达19.91%。光栅耦合器能有效将光耦合进波导中，在波导传感中具有潜在的应用。

针对随队支援干扰条件下编队突防航路规划中时空协同约束问题, 以威胁代价与能耗代价为基础构建单机评价函数, 设计了具有时序协同系数的编队综合评价函数解决编队攻击时序约束问题, 采用多子群协同进化蚁群算法引入互斥因子并设计动态目标引导因子, 实现编队内空间避撞与航路最短。仿真结果表明, 改进多子群协同进化蚁群算法可有效解决随队支援干扰下编队协同航路规划中的时空约束问题。