为解决高黏性水泥3D打印堵塞问题, 通过构建3D打印平台开展了物理模拟试验, 采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对硬化产物进行检测, 并利用有限元软件Polyflow分析打印喷头内部流场, 最后结合试验和数值仿真结果确认堵塞问题原因。结果表明: 高黏性水泥的凝结时间在10~23 min, 与普通硅酸盐水泥相比, 其会更快地硬化形成棱形晶体; 打印喷头内部的压力梯度在挤出口变径处达到峰值113.9 kPa, 并且螺槽内的浆料以塞流形式输运; 在3D打印过程中, 部分浆料黏附在螺杆表面, 并快速硬化形成的产物嵌入到螺杆微观凹凸表面中, 而未黏附的浆料在筒内高压差作用下以塞流形式输送, 在筒内变径处发生液相迁移, 最终导致打印堵塞。研究结果可为高黏性水泥3D打印喷头设计提供理论支撑。

双光梳光谱是实现高分辨光谱分析的重要工具，其因相干特性依赖于复杂、庞大的频率锁定与反馈系统，导致成本高昂且对环境扰动敏感，应用领域受限。基于电光频率梳的双光梳系统具有装置简单、频率捷变及相干性高等优势，有利于外场的应用，但其在气体检测应用中的含量反演精度及实时性仍有待验证。为此，搭建了高相干电光双光梳系统，并利用多通气体池实现了CO和CO₂气体吸收光谱测量，其结果与HITRAN数据库仿真结果一致。光谱分辨率达200 MHz，单次刷新时间仅为4 μs。实验通过对CO₂吸收峰的含量反演与多峰拟合，将含量不确定度缩小至2.86%。此外，通过对CO吸收光谱的快速检测，验证了系统对混合气体含量监测的实时性，该系统有望应用于电力设备故障特征气体的实时监测。

检测灵敏度是衡量一项检测技术的重要参数。为了提高激光诱导击穿光谱技术（LIBS）的检测灵敏度，搭建了三光丝耦合诱导击穿光谱（TIBS）系统，对土壤中的微量铬元素进行检测，并将检测结果与等离子体光栅诱导击穿光谱（GIBS）系统、光丝诱导击穿光谱（FIBS）系统进行对比。TIBS系统的谱线信号强度比GIBS系统增强了2倍，比FIBS系统增强了7~11倍。研究了FIBS、GIBS、TIBS系统的谱线强度随样品位置的变化，发现TIBS系统的激发稳定性与GIBS系统相近。此外，在对土壤中重金属铬的定量研究中，发现FIBS、GIBS、TIBS系统对土壤中铬元素的检出限分别为22.18×10^-6、8.68×10^-6、5.06×10^-6。TIBS系统相较于GIBS系统能进一步提高检测灵敏度。

随着电力系统向高压、 大容量、 信息技术应用等方向发展, 电力设备的高效运维对于保障电力系统安全运行和经济平稳增长具有重大意义。 对六氟化硫气体分解产物的检测是电气绝缘设备检漏及判断故障类型的有效手段。 基于光学频率梳的双光梳光谱检测技术具有高分辨、 高精度、 宽光谱、 高速动态等优势, 有望在电力设备漏气故障检修中, 为判断特征气体种类及定量分析提供可靠手段。 搭建了基于两台集成掺铒光纤光梳的双光梳光谱检测装置。 通过精密频率控制及精细温控, 光梳重复频率抖动从18.37 Hz降低至607.72 μHz, 光梳梳齿稳定度控制在10-12。 装置具有长时间稳定和小型化集成的特点, 对外界环境干扰免疫性强, 在室外环境运行两小时, 光梳的重复频率及载波包络相位信号仍能保持相位锁定, 两台光梳相干性无明显劣化。 在光谱检测方面, 结合使用超灵敏多通气室, 对CO与CO2混气进行了测量, 在ms量级时间内实现了1 540～1 590 nm波段内CO和CO2吸收峰的同时成谱检测, 光谱分辨率达1 pm。 分别以CO和CO2在1 585.47、 1 581.946 nm和1 580.5、 1 579.575 nm的特征吸收峰为例, 通过洛伦兹数据拟合反演出相应分子数密度。 CO和CO2的气体分子数密度的多峰测量不确定度分别为0.32%与0.24%, 较单峰测量结果(2%)降低了近1个量级。 该研究推进了双光梳光谱技术及系统在电力设备漏气故障特征气体非接触实时检测中的应用。 传统接触式检测存在检测气体种类单一、 积分时间长、 难以做到长期在线实时监测的缺点, 而双光梳光谱检测能够在ms量级对多组分气体的多峰非接触式同时成谱检测, 在缩短检测时间的同时提高了检测精度, 为电力设备漏气故障的及时排查及故障类型的诊断提供了有效途径。

探索了一种基于两束相向传播飞秒光丝诱导荧光的光谱检测方法。实验结果表明，该方法能够延长荧光衰减时间，增强物质特征谱线强度。将该方法应用于盐水溶液中金属离子（K⁺、Na⁺、Mg²⁺）特征峰及含量的检测，其对Na⁺含量的检测灵敏度为4.3×10^-6，较相同激发脉冲能量下的单丝诱导荧光检测技术提升了4倍，且具有良好的线性度。该方法有望为污染物检测提供新途径。

利用双光梳飞行时间法对小口径太赫兹天线及反射器面形进行了三维测量。实验中，单像素点测量时间为8 μs，纵向测量误差为1.3 μm。相较于传统的激光干涉法，双光梳法兼具了模糊距离大、测量精度高以及数据更新快等优势，为微波/太赫兹器件的面形测量提供了新途径。

将时间拉伸色散傅里叶变换测量方法应用于飞秒光丝成像研究。通过光谱-空间编码的方式，结合高速单点探测器及示波器，实现了对飞秒光丝瞬态演化过程的一维成像。成像空间分辨率为60 μm，刷新速率为54.54 MHz。本文方法避开了CCD对图像刷新率的限制，为研究光丝与物质相互作用动力学提供了新方法。

正交分光测量系统在动态位姿测量场景中有重要应用，待测目标的特征点坐标快速、有效匹配是系统实现动态测量的关键，传统坐标匹配方法存在速度慢、动态误差大等问题。提出一种基于射影不变量的多点坐标匹配方法，依据正交分光测量系统的成像特性，将射影变换中的交比不变量和顺序性作为坐标匹配的约束条件，设计了一种共线多点的合作靶标，完成图像坐标和物点的匹配，讨论并解决了测量过程中可能出现的坐标重叠情况。实验结果显示：所提方法单帧的坐标匹配时间最多为3 ms；随着被测目标运动速度的增加，与位姿解算方法optimal solution to perspective-n-point problem（OPnP）结合的旋转矩阵误差不超过6°，平移向量误差不超过2%。

针对高分辨双光梳光谱技术对光梳相干性的严苛要求，提出了一种双光梳同源锁频的方法。该方法将两台光纤光梳锁定在一台相位调制连续激光器的两个频率边带上，使双光梳具有相同的光学参考标准，因此无需复杂的相位修正电路和超稳光学腔，可获得高时频相干性，相干时间长达1 s。经过实验验证，该方法获得了梳齿可分辨的双光梳频谱信号。