利用基于时域有限差分法的FDTD Solutions软件建立了镀Ag膜台阶形针尖-Ag纳米粒子活性基底结构的表面/针尖增强拉曼光谱（SERS-TERS）仿真模型, 并在相同的条件下对其他不同类型的针尖和基底的近场电场分布进行数值计算, 验证了所设计的镀Ag膜台阶形针尖和活性基底模型在拉曼散射增强方面的有效性。同时, 针对此结构模型系统地分析了台阶形针尖曲率半径、针尖镀Ag膜厚度、针尖镀Ag膜高度、Ag纳米粒子直径、针尖与Ag纳米粒子间距, 以及入射光角度对该针尖-基底结构热点位电场强度的影响。结果表明：在针尖曲率半径为5 nm、镀Ag膜厚度为25 nm、镀Ag膜高度为300 nm、Ag纳米粒子直径为55 nm、探针与Ag纳米粒子间距达到1 nm, 以及入射光角度为45°时, 该结构可产生最大的拉曼增强因子, 为107量级。仿真结果可为制备高增强效应的针尖和TERS活性基底结构提供重要的理论依据和实验指导。

设计了一种表面镀有Ag涂层且具有内凹弧度的圆锥形钨(W)针尖, 运用时域有限差分法建立了针尖-球形样品结构的针尖增强喇曼散射模型, 研究了针尖增强效应及参数优化配置.采用波长632.8 nm光源斜入射激励方式, 对模型的针尖增强喇曼散射效应进行电磁场仿真计算, 获得了模型在不同光源入射角度、样品粒径、针尖-样品间距下的增强电场强度和针尖增强喇曼散射增强因子.研究结果表明: 当光源入射角为72°、样品粒径约为140 nm、针尖-样品间距达到2 nm时可产生最大的增强因子, 达到104量级.该结果为制备高增强效率的探针针尖, 及其在高空间分辨率和高检测灵敏度喇曼光谱仪中的实用化提供了参考依据.

为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题, 设计了一种高精度恒流驱动和温控电路。该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制, 同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流, 实现对激光器工作温度的精确控制。结果表明, 本设计实现了驱动电流0mA～100mA可调, 电流控制最大相对误差为0.06%, 电流稳定度为0.02%, 温度控制最大误差为0.03℃, 在温控的条件下, 光功率稳定性达到0.5%, 最大漂移量为0.005dBm。该设计实现了对电流和温度的有效控制, 保证了输出光的稳定性。

针对布里渊光时域反射型 (BOTDR)分布式光纤传感系统中脉冲光源消光比易受偏置电压漂移影响的问题，本文提出了一种结合双电极串联结构电光调制器(EOM)及“扫描.步进跟踪”算法的脉冲光源消光比自动控制方法。实验结果表明，该方法可将 EOM输出脉冲光的消光比稳定在 50 dB以上。在 150 min的测试时间里，输出脉冲光消光比的最大值为 52.4 dB，最小值为 51.1 dB，波动值仅为 1.3 dB。该方法对 BOTDR光纤传感系统及高功率激光驱动装置等设备中脉冲光源性能的提升具有重要意义。

剥层法是重构光纤Bragg光栅(FBG)参数的常用方法，利用剥层法可以解调FBG非均匀应变。常规剥层法获得的FBG复耦合系数存在误差，为提高非均匀应变解调精度，提出基于剥层法的复耦合系数幅值修正改进方法。新方法在剥层求解当前层复耦合系数后，保留耦合系数相位，对耦合系数幅值进行修正，构成新的复耦合系数用于下一层反射谱的剥层求解。给出了改进算法求解非均匀应变的详细步骤和过程，并进行了仿真实验研究。利用传输矩阵法模拟仿真无应变、应变线性增大、应变线性减小以及二次曲线应变下的FBG反射谱，分别使用常规方法和改进的方法对各反射谱进行应变解调。结果表明：改进的方法获得的应变结果与理论应变有更高的一致性；不同理论应变下，改进的方法获得应变最大误差均值约为原始方法的1/5，均方根误差的均值约为原始方法的1/7，改进的方法解调误差远小于原始方法。

光纤布拉格光栅(FBG)反射谱特性的变化是传感检测的关键，光学低相干反射(OLCR)技术是获得FBG 反射谱特性的重要方法。构建了一套基于Michelson 干涉光路结构的OLCR-FBG 检测系统，给出了系统工作原理和实现方式，研究中提出系统实现的关键是干涉微弱信号采集、均匀分布采样、离散数据处理过程。实验测试了非平衡探测结构和平衡探测结构的系统信号，普通电动平移台驱动和高精度气浮平移台驱动的系统信号。实验结果表明，平衡探测结构提高了微弱干涉信号信噪比；低振动噪声的气浮平移台能实现均匀分布采样，避免反射谱被淹没；通过数据处理，能从干涉信号快速解调出FBG 反射光谱，其Bragg 波长重复性达到4 pm。

阀盖与阀座是构成燃气表计量误差的主要因素, 为定量评价燃气表阀气密性好坏, 使用激光三角位移传感器扫描二维气浮平台上气阀工作面的表面轮廓, 经高斯低通滤波后计算其表面粗糙度参数, 以判断燃气表阀气密性合格与否。结果表明: 合格与不合格燃气表阀表面粗糙度值存在较大差异, 激光三角法测量结果与触针式粗糙度测量仪测量值也存在偏差, 但不影响燃气表阀气密性合格与否的判断。通过测量燃气表阀表面轮廓可判断其气密性好坏, 为定量评价燃气表阀合格与否提供了科学依据。