本文通过理论和实验分析了1064 nm高功率明亮压缩态光场实验制备过程中，高功率种子光和泵浦光注入光学参量放大器引起的热透镜效应和模式失配。首先根据热透镜理论模型，定量分析了高功率种子光和泵浦光注入光学参量放大器时，周期极化磷酸氧钛钾晶体内部热透镜的等效焦距。然后根据高斯光束与光学谐振腔的模式匹配理论模型，理论分析了高功率种子光和泵浦光与光学参量放大器的模式失配量。最后在高功率明亮压缩态光场正常输出的工作状态下，重新优化种子光和泵浦光与光学参量放大器的模式匹配效率，在种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW的条件下，在分析频率3 MHz处，直接测得光功率为200 μW、压缩度为-10.8 dB±0.2 dB的明亮压缩态光场。上述实验结果与有关文献测得的压缩度仅相差0.1 dB，表明在本文实验系统中，高功率种子光和泵浦光引起的热透镜效应对光学参量放大器输出明亮压缩态光场的压缩度基本没有影响。

通过实验和理论研究连续变量高功率明亮压缩态光场制备实验中高功率种子光注入光学参量放大器引起的绿光诱导红外吸收效应。首先，通过优化实验系统工作参数，提升反馈控制回路的锁定稳定性，当种子光功率为500 mW、泵浦光功率为145 mW时，在分析频率为3 MHz处，获得光功率为200 μW、压缩度为（-10.7±0.2）dB的明亮压缩态光场。然后，根据实验数据，定量分析高功率明亮压缩态光场与压缩真空态光场产生过程中周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收损耗，发现高功率明亮压缩态光场实验系统的总光学损耗为（9±0.05）%，其中由周期极化磷酸氧钛钾晶体吸收导致的内腔损耗为（5.8±0.05）%，占总光学损耗的（64.4±0.05）%。该条件下周期极化磷酸氧钛钾晶体对高功率明亮压缩态光场的吸收系数为（6.0±0.05）×10^-2 cm^-1。当泵浦光单独注入光学参量放大器时，周期极化磷酸氧钛钾晶体对压缩真空态光场的吸收系数约为2.1×10^-4 cm^-1。由此可知，当高功率种子光注入光学参量放大器时，绿光诱导红外吸收效应使周期极化磷酸氧钛钾晶体的吸收系数增加了285倍，使内腔损耗成为高功率明亮压缩态光场压缩度的主要影响因素。

采用高温固相法在1 170 ℃还原气氛下保温3.5 h制备了(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x=0, 0.1, 0.3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0)系列新型荧光粉, 并研究了其基体晶相、 Eu离子价态、 光谱性能。 随着x值增大, 粉末物相组成发生如下改变: γ-Ca2SiO4(x=0)→T相和γ-Ca2SiO4混合物(0≤x<0.7)→T相(0.7≤x<0.9)→Ba2SiO4相(x≥0.9), 即(Ca1-xBax)2SiO4粉末只在富Ba端形成有限置换型固溶体, 即T相和Ba2SiO4相粉末。 点阵参数精确分析表明: 随着Ba离子增加, T相荧光粉(0.7≤x<0.9) 处于M1, M2, M5点位碱土离子配位数增大进而晶格参数增大较为明显, 而Ba2SiO4相荧光粉(x≥0.9)中碱土离子配位数无变化晶格参数变化也较小; Eu离子以取代碱土离子方式进入晶格, 对晶格影响较小。 T相和Ba2SiO4相荧光粉XPS全谱分析结果类似, 均出现Ba(3p3/2), Ba(3d3/2), Ba(3d5/2), O(1s), Eu(4d), Si(2p3/2)电子结合特征峰; 其O(1s)核心电子结合能精细谱也类似, 有2个光电子峰组成, 分别对应晶格氧、 间隙氧缺陷(Eu3+取代+2碱土离子造成); 进一步Eu(4d)高分辨XPS分析表明, 随着x值增大, T相粉末Eu2+/Eu3+比值增大(Eu离子形成+2可能性增大), 而Ba2SiO4相粉末Eu2+/Eu3+比值变化不明显。 在254和365 nm紫外激发下Ca1.95SiO4∶0.05Eu(γ-Ca2SiO4相荧光粉)可用作红色荧光粉, 而(Ca1-xBax)1.95SiO4∶0.05Eu(x≥0.7, 即T相(其绿光宽谱发射峰中心在455 nm附近)或Ba2SiO4相荧光粉(其绿光宽谱发射峰中心在510 nm附近))可用作绿色荧光粉; T相荧光粉绿光发射比Ba2SiO4相荧光粉绿光发射对应波长更短; 随着x值增加T相和Ba2SiO4相荧光粉发射光谱发生蓝移(即T相粉末中(Ca0.3Ba0.7)1.95SiO4∶0.05Eu绿光发射波长最长, Ba2SiO4相粉末中(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu 绿光发射波长最长); 随着x值增加, T相荧光粉亮度提高, 而Ba2SiO4相荧光粉亮度降低, 即(Ca0.1Ba0.9)1.95SiO4∶0.05Eu粉末的绿色荧光最亮(荧光寿命571.8 ns、 量子效率55%)。 由绿色荧光粉(x≥0.7)精细发射光谱可知: x值会影响Ba2SiO4相Eu2+占位倾向, x值越大Eu2+在Ba2SiO4相荧光粉中进入高配位点几率越小(x值小, Ca离子占据9配位点位, 有促进Eu离子倾向进入10配位作用), 但在T相中的x值作用则不明显。 由此可见: 改变固溶度(即控制x值), 可实现该系列荧光粉物相组成、 晶格参数、 离子价态、 荧光颜色及亮度的调控。

为解决位置敏感器件(PSD)提取光斑位置信息的不准确性, 克服元器件、信号处理电路等带来的随机噪声干扰, 本文提出了一种基于极限学习机(ELM)的反馈堆叠模型(FsELM)。该模型使用ELM作为基本训练块, 以单层预测结果与目标真值的偏差作为依据对输入数据进行更新, 并进行循环训练, 形成反馈堆叠的结构, 从而实现PSD信号有效信息的深度提取。同时设计进行了基于一维PSD的激光三角位移检测实验验证算法的性能, 比较了传统滤波算法、经典学习算法、ELM及其变体和本文提出的FsELM方法对数据的处理效果。实验结果表明: FsELM预测精度明显优于其他处理方法, 预测结果均方误差可达1.4×10-5, 预测精度为0.78%; 除ELM等单次训练结构外, FsELM模型的运算速度比其他处理方法更快。该结果证明了FsELM在应对随机噪声干扰的优异性能, 以及不确定环境下突出的预测能力。

为解决基于位置敏感器件(PSD)的激光三角位移传感器在复杂光电噪声干扰下的精密标定问题,提出一种多元自适应卡尔曼滤波(MAKF)与非均匀B样条曲线拟合的联合标定方法。通过分析测量原理和计算方法,对位移传感器的非线性特性进行了详细说明,进而提出应用曲线拟合的方法进行非线性标定。针对曲线拟合的特点,设计了一种多元自适应卡尔曼预处理算法用于滤除光电噪声干扰;通过非均匀的节点矢量划分,构建了B样条曲线拟合模型,进一步提高了标定系统的精度。在实际工况下进行了标定实验,实验结果表明,该曲线拟合标定方法能够完成激光位移传感器的高精度标定,其定位精度为0.7%,平均测量误差可达0.012 mm,标定均方误差约为2.12×10 -5 mm 2。

用冷等静压制多晶料棒通过高温固相法制备Gd2SiO5∶Eu3+粉末，并使用光学浮区法制得晶体。对其进行微观组织结构及光谱性能测试，XRD分析表明，晶体生长方向为［001］方向; 摇摆曲线和Raman分析均表明其结晶状况比粉末、料棒更好; 晶体无宏观和微观缺陷; EDS及XPS分析表明晶体中无杂质成分，且XPS谱中可以观测到Gd3d5/2、Eu4d5/2光电子峰劈裂，分别对应7配位和9配位离子。UV-Vis低温吸收谱中存在Eu3+-O2-电荷转移吸收带和Gd3+4f-4f电子跃迁吸收(6D/I/PJ→8S7/2)吸收限，做(Ahν)1/2-hν曲线得到其禁带宽度为5.9 eV; 样品在紫外激发下呈橘红色，并在254 nm、277 nm、365 nm、396 nm激发下可产生发射峰为583 nm、596 nm、620 nm、629 nm的红光发射(对应Eu3+的5D0→7F0,1,2,3)，其中277 nm激发下强度最大; 以583 nm、596 nm、620 nm、629 nm为监测波长，其激发谱在200~500 nm波段，并出现以277 nm为中心的宽谱(对应Eu-O电荷转移跃迁和Gd3+ 8S7/2→6IJ)以及313 nm (Gd3+8S7/2→6PJ)、396 nm(Eu3+ 7F0→5L6)和466 nm (Eu3+的7F0→5D3)激发锐峰。由此可知，光学浮区法可以得到质量良好的Gd2SiO5∶Eu3+晶体。

为了增强末敏弹在不同场景下对地面装甲目标的探测识别性能, 充分考虑末敏弹弹载线阵激光雷达的应用背景, 提出了综合交叉扫描线法和梯度连通域的地物距离像点云分割算法, 用以提高对地面和目标的分割效果。首先, 将激光雷达扫描得到的原始距离信息转换为距离水平地面高度值, 通过交叉扫描线法将空间斜面转化至水平面, 增强不同地形上的适应性; 然后, 采用地面点云连通域算法提取地面点云和形态学梯度阈值法分割得到目标点云; 最后计算了地物分割效果的几何相似度。实验结果表明: 该算法对于正斜坡、侧斜坡等多种地形都有较好的适用性, 在不同高度、地形、坡度都能够准确、有效地分割地物点云, 进而提高末敏弹对装甲目标的识别性能。