黏膜组织病变的早期诊断和治疗是遏制黏膜组织癌变的有效手段。利用光谱检测技术，以实时、在体、无创的方式检测黏膜组织细胞的形态变化引起的光学特性改变，通过合理算法进行客观分析，可实现低成本大规模黏膜组织病变的筛查。为了提高面向黏膜组织病变诊断的光谱检测系统的灵敏度和特异性，开发了一套亚扩散域漫反射与荧光联合光谱测量系统，实现对不同深度黏膜组织的漫反射光谱和自体荧光光谱的高效采集，进而通过对光谱信息进行特征抽取，实现黏膜组织病变的快速筛查和恶性肿瘤等级的实时诊断。为了评估所开发系统的性能，开展了仿体实验、离体组织实验和在体实验：仿体实验证明了系统具有良好的测量稳定性；离体组织实验证明了该系统对离体组织具有优异的分类能力(不同类型组织的分类精度>98%，同类组织不同部位的分类精度>74%)；在体实验初步验证了该系统在黏膜组织诊断和分类领域中的应用潜力。

为了减小漏脉冲和干扰脉冲对激光解码的影响、提高导引头解码器的实时性和准确性, 在分析伪随机编码原理和制导信号解码过程的基础上, 采用基于数字匹配滤波器的识别方法对制导信号进行搜索识别, 提出了一种自适应扩展实时波门技术实现对目标的锁定跟踪。解码器系统的硬件采用现场可编程门阵列来设计和实现, 并进行了仿真测试及系统实测验证。结果表明, 在接收到一组编码信号的当前周期内即可完成码型识别, 解码实时性好; 在正常波门宽度为5μs的自适应扩展实时波门下, 100kHz高重频干扰信号的干扰成功概率降低至50%, 有效提高了制导的抗干扰性。此研究有利于提高半主动激光制导**的命中精度和可靠性。

为了满足无人驾驶、车载避障等应用需求，激光成像雷达通常需要识别几米到几百米大动态范围内的目标信号。限于体积成本，当激光雷达不具备自动增益控制功能时，如何实现从饱和到非饱和回波信号的高精度测量是激光雷达测距技术急需解决的问题。传统的激光成像雷达多采用时间数字转换器的边沿测距方法，该方法对于近距离饱和波形测距效果较好，但对于远距离小信号成像能力有限，因此提出了基于高速模数转换的全波形匹配测距方法。该方法通过对回波脉冲与高分辨率模板波形的滑动匹配，求取高精度的回波脉冲峰值位置。并在FPGA上实现了优化的快速收敛方法，提高了算法执行速度，在保证了测距精度的同时提高了激光成像雷达的有效成像范围。通过大量的成像实验验证，激光成像雷达测距精度可达2.7 cm，有效成像范围可达200 m以上。

为提高数字微流控芯片上液滴驱动能力及效率, 开展了数字微流控系统的设计及平台搭建研究, 该系统包括上位机控制软件、下位机硬件系统和DMF芯片三部分。提出一种曲边四边形组合电极, 该电极图形边缘能与液滴保持更大的重合度, 可提供更大的初始驱动力。测试了芯片上空气浴和油浴中液滴的驱动控制, 测得在空气浴中碳酸丙烯脂液滴的平均速度为25 μm/s, 在油浴中碳酸丙烯脂液滴的平均速度为260 μm/s。实验结果表明, 所设计的曲边四边形电极可有效增强液滴的驱动控制能力。

基于激光激发/检测的非线性激光超声裂纹检测技术的核心在于,使用机械/激光辐照的方式在样品/裂纹上施加载荷,并使裂纹实现周期性开合。但真实裂纹的形貌复杂、裂纹壁粗糙等因素都会对结果产生影响。针对这一问题,用一黑玻璃平面与一平凸透镜的凸面模拟两裂纹壁,通过改变两者之间的距离模拟真实裂纹在载荷施加时的闭合过程。采用脉冲点激光源作为超声激发源,在黑玻璃中激发多模态的超声波,用激光测振仪探测超声,定量推进黑玻璃模拟裂纹的闭合过程,记录并研究不同推进距离下各模态信号峰峰值的变化。实验结果表明:在黑玻璃和平凸透镜完全不接触的状态下推动黑玻璃,随着黑玻璃推进距离的增大,黑玻璃与平凸透镜之间的挤压力度增大,直达纵波信号峰峰值和直达横波信号峰峰值呈现增大的趋势;在黑玻璃与平凸透镜挤压力度较小时,纵波转横波的模式转换信号峰峰值先增大后减小,而反射纵波信号峰峰值有减小的趋势。

Bowtie孔径结构已被广泛用于纳米直写光刻领域来获得超衍射聚焦光斑。然而，利用该结构获得的超衍射聚焦光斑呈椭圆形，影响了Bowtie结构的进一步应用。为了获得超衍射且圆形对称的聚焦光斑，本文提出了双Bowtie新型纳米光刻结构并利用Comsol软件仿真模拟了该结构的焦斑对称特性和电场增强特性。结果表明利用双Bowtie结构获得了圆形对称焦斑，并且出射面的电场强度得到了增强，是入射面电场强度的22倍。本文进一步将双Bowtie结构与金属/介质/金属结构相结合，使得局域增强后的透射光的传输距离(工作距)得到了显著延长。

本文用时域有限差分法研究了六角星形Ag纳米结构的消光光谱及其传感特性。计算结果表明,随着顶角角度从20°逐渐增大到140°,六角星形Ag纳米结构消光光谱峰值波长出现蓝移现象,并且强度逐渐减弱。折射率灵敏度受顶角角度影响变化很大,但角度变化对消光光谱的半高全宽的影响较小,品质因数主要受折射率灵敏度的影响在30°时最大。对于实验中顶角钝化的情况,本文分析发现,顶角钝化程度对其消光光谱也有一定影响,品质因数会随着顶角钝化的增加而减小,传感特性减弱。

通过K-Na离子交换技术制备了多模玻璃平面波导.采用棱镜耦合技术测量了波导的有效折射率，用IWKB方法拟合得到K-Na离子交换波导的折射率分布符合高斯分布，由色散曲线得到单模波导的制备条件（即扩散深度范围），从而得出单模波导的离子交换时间范围，制备出单模波导，并通过求解WKB色散方程得出单模波导的表面折射率.用普通数码相机，通过对离子交换平面玻璃光波导传输线进行数字成像，根据传输线上的光强分布拟合出光强传输衰减曲线，计算出单模波导的传输损耗大约为0.4 dB/cm.

根据近几年来国内外的有关文献，叙述了ICP光源的激光烧蚀固体进样方法的研究进展及其在物质成分分析中的应用。着重阐述了激光输出特性(输出波长、脉冲宽度、重复频率、能量密度)和环境气氛(氦气、氩气)对样品烧蚀过程的影响，讨论了激光烧蚀室、气溶胶传输管道及样品引入改进装置在蒸发物质被传输到ICP光源过程中的作用。获得较小而均匀的气溶胶颗粒和稳定高效地将烧蚀物质输送到ICP是完善激光烧蚀固体进样技术的关键环节，元素分馏效应及蒸发物沉积是影响分析性能的重要因素。作为实际例子，也讨论了激光烧蚀固体进样电感耦合等离子体发射光谱法/质谱法在金属、玻璃、有机物及其他样品分析方面的应用，对分析方法的准确度、精密度、检出限和灵敏度进行了简要论述。

采用相位掩模板扫描法，在单模光敏光纤中制备了中心波长为1 541.86 nm，菲波纳契序数为0~9的准周期超结构光栅.通过模拟引入相移过程中纤芯折射率的改变对制作参量进行了优化.传输矩阵分析与实验结果均表明，该超结构光纤光栅的透射谱呈现分形结构,在中心波长附近有六循环和自相似特性.所制备超结构光栅可作为C波段分形结构滤波器件在光通信和全光集成领域得到应用.