为了分析影响光纤机械可靠性和寿命的主要因素，通过模拟试验条件对比分析了引起光纤断裂的原因；将试验光纤断裂表面形貌与在实际工作状态下出现的光纤断裂源形貌特征进行对比，定性分析了引起光纤断裂形成的主要原因。分析认为是在外加应力的作用下，工作环境中水分或水汽的存在加速了光纤表面裂纹的生长、扩展，最终导致光纤断裂。

设计并制作了一种基于多模-细芯-多模光纤（MMF-TCF-MMF）结构的双参数测量传感器，在此结构中同时产生马赫-曾德尔干涉（MZI）与表面等离子体共振（SPR），来实现对折射率和温度的同时测量。该传感器中的两段多模光纤（MMF）作为输入输出耦合器，细芯光纤（TCF）镀上一层金属银膜作为传感臂。实验结果表明，MZI和SPR在1.333~1.412 RIU范围内折射率灵敏度分别为-70.373 nm/RIU和4888.77 nm/RIU，在20~80 ℃范围内温度灵敏度分别为73.48 pm/℃和-0.3215 nm/℃。采用灵敏度矩阵实现了双参数测量，可解决折射率传感器温度的交叉敏感。该传感器成本低、灵敏度高、制作简单，在生物化学医疗检测领域有良好的应用前景。

提出一种基于法布里-珀罗干涉的多模光纤-空气腔-多模光纤-聚乙烯醇(PVA)薄膜结构的湿度传感器,研究了结构中空气腔反射面的曲率对光传播和反射谱的影响,并提出了利用电弧放电增大反射面曲率半径的方法。实验结果表明,所提方法降低了光在纤芯内的干涉损耗,使更多的光参与干涉,并提高了干涉条纹的对比度和精细度。在优化后的多重腔端面涂敷一层厚度为14 μm的PVA薄膜,在29.1%~81.8%环境相对湿度范围内,传感器的平均灵敏度可达73.24 pm/%,且具有良好的时间稳定性。

提出一种基于有效背景重构和对比度增强的Mura缺陷检测方法。首先, 提出了一种新的基于缺陷区域预剔除的背景重构方法, 能够有效地重构背景图像, 消除图像亮度不均等干扰。然后, 引入了基于Otsu的双γ分段指数变换法对差分图像进行增强处理, 能够有效解决背景残余问题且极大增强了Mura区域的对比度和轮廓度。最后, 直接运用动态阈值分割方法, 可以快速准确地将Mura缺陷分离出来。实验结果表明, 与传统的多项式曲面拟合方法以及离散余弦变换法相比, 本文方法对各种类型的Mura缺陷检测效果稳定, 且检出率和无误报率均达到了97%以上。

开发了一种基于太阳跟踪方法用于测量大气污染气体成分的傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱系统, 该系统由太阳跟踪器、光路传输部分、光谱仪组成。设计了一种正交反射镜系统用于收集太阳光, 利用小孔成像原理实现太阳跟踪, 保证跟踪光路与测量光路同轴。推导了跟踪旋转时位置探测器 (PSD) 上光斑轨迹的理论计算公式, 用于指导 PSD 算法。该系统的工作波段为 600 ～ 5000 cm－1, 分辨率为 0.5 cm－1。利用光学软件 Zemax 分析了用于汇聚干涉光束的抛物镜焦距对干涉条纹的影响, 确定抛物镜焦距值为 52.5 mm, 满足系统指标的入射光的最大倾斜角为 0.118°, 给出了 PSD 的测量精度和系统跟踪精度的技术指标。并利用搭建的实验平台进行了初步户外实验, 验证了系统的合理性。

傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)在水泥生料成分的在线分析上具有巨大的潜力。 但因现场环境复杂, 空气湿度不稳定, 会对生料样品中Fe2O3, SiO2, CaO和Al2O3四种关键成分的在线FTIR定量分析形成一定干扰。 使用生料在线FTIR分析仪对不同湿度条件下的水泥生料样品进行了近红外光谱采集, 分析了不同湿度对近红外光谱定量分析的影响, 并提出一种消除背景水分吸收的方法。 具体研究内容为: (1) 通过对两种不同湿度条件下的各50个样品的光谱分析得到: 高湿度的样品光谱与低湿度的样品光谱比较, 形状类似, 但吸光度整体降低, 基线倾斜。 表明背景水分影响了样品的近红外光谱。 (2) 分别建立高湿度、 低湿度条件下的样品的定量分析模型, 预测另一湿度条件下的预测集中8个样品的四种成分含量。 得到: ①高湿度模型预测样品中4种成分含量与标准值之间的相关系数(r)为83.74%～92.74%, 均方根误差(RMSE)为0.12～0.83; ②低湿度模型预测的r为67.32%～82.41%, RMSE为0.12～0.84。 表明背景水分影响了水泥生料成分的FTIR定量分析。 (3) 为了消除背景水分造成的影响, 从实测光谱中消除背景水分的特征吸收后, 分别建立了高湿度、 低湿度条件下的样品的FTIR定量分析模型, 并对预测集样品的四种成分含量进行预测。 得到: ①高湿度条件下, 消除背景水分后的模型较未消除前的模型预测的准确度提高, 预测的r为90.73%～97.76%, RMSE为0.12～0.82; ②低湿度条件下, 消除背景水分后的模型较未消除前的模型预测的准确度提高, 预测的r为94.07%～98.69%, RMSE为0.12～0.82; ③高湿度、 低湿度条件下, 消除背景水分后的2个模型预测的r均达到90%以上。 表明了该方法可有效消除背景水分对水泥生料成分定量分析模型预测的影响, 为实现基于FTIR的水泥生料成分的在线分析提供了理论基础和技术支持。

为获得包含布拉格反射器的太阳电池在电子辐照下的退化规律与机制,利用光学膜系软件Macleod设计出适用于晶格失配的GaInP/Ga(In)As/Ge三结太阳电池的布拉格反射器结构,并对嵌入该结构的三结太阳电池开展1 MeV的高能电子辐照实验,最后结合数值拟合方法对电池电学性能的退化进行了详细分析。结果表明:在布拉格反射器结构区域,最高反射率的理论值与实验值基本相符;随着辐照注量增大,三结电池各项电学参数的退化越发严重,短路电流退化率大于开路电压,三结电池在长波方向的外量子效率(EQE)退化逐渐严重,并且子电池Ge短路电流的退化率大于其他子电池;在相同的辐照条件下,随着辐照注量增大,布拉格反射器结构带宽区域的最高反射率逐渐衰减,但在辐照注量低于2×1 015e/cm ²时仍能提升短路电流,说明布拉格反射器结构对抗辐照具有积极作用。