核医学成像设备中的探测器是整个设备的核心部件。基于闪烁体探测器的核医学成像设备存在光电转换效率低和能量分辨率差等关键问题，短期内难以有效解决。而近年来碲锌镉半导体探测器的发展使得核医学成像设备在能量分辨率和空间分辨率等方面取得了很大的提高。本文以单光子发射计算机断层成像(SPECT)技术为例，首先介绍了核医学成像原理及设备组成，然后从碲锌镉探测器的工作原理及基本结构出发，综述了碲锌镉探测器的新技术及其在临床核医学的应用，最后结合核医学领域应用的需求展望了碲锌镉探测器的研究重点和技术发展趋势。

乳腺癌具有高转移率。使用小动物活体成像技术对乳腺癌的生长及转移情况实时监测定量分析可以帮助了解疾病机制及进行药物研究。二维成像对光学信号的定位与定量是相对的。随着计算机技术的进步, 可以实现对采集的图像进行三维重建, 精准量化光学信号, 获得空间分布的三维信息。IVIS Spectrum小动物活体光学三维成像系统同时具有高灵敏的生物发光、荧光、切伦科夫辐射二维成像及三维扫描重建功能, 是小动物活体光学成像的顶级系统。本文对人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)进行慢病毒感染, 在体外稳定表达荧光素酶后, 选取重度联合免疫缺陷(SCID)小鼠进行原位乳腺癌模型的建立, 通过IVIS Spectrum小动物活体光学三维成像系统对小鼠进行生物发光二维成像, 无创观测肿瘤的生长及转移情况。本文的创新点是利用生物发光成像断层扫描技术对小鼠模型进行定量三维成像, 使用系统自带的算法直接进行三维重建, 同时结合鲸鱼优化算法(WOA)优化后的三维卷积的深度编码器-解码器的网络模型进行重建。通过CT图像验证两者的重建效果, 得到肿瘤的深度信息, 实现对乳腺癌的精准定量分析。

为了在钢板生产过程中实现钢板内应力的在线非接触无损检测，研究了基于激光超声导波的钢板内应力检测方法。搭建了激光超声导波应力测试装置，开发了相应的信号采集、处理及分析软件，组建了激光超声应力检测实验研究平台。通过拉伸加载装置，给实验试样两端施加预先计算的拉伸载荷，实现了所需要的各种工况下的钢板内应力场。通过激光超声检测单元采集各种载荷下的激光超声导波信号，实验研究了激光超声导波对钢板内应力的表征能力与关联规律。实验结果表明，脉冲激光可以在硅钢板中激发出以A0模态为主的宽频激光超声导波；激光超声导波相速度随拉力的增大而增大，群速度随拉力的增大而减小；拉应力与激光超声导波信号的首波超前时间差和波包延迟时间差都存在明显的线性关系。激光超声导波检测方法可用于带钢内应力的非接触无损检测，有可能成为钢板带内应力在线检测的新方法。

采用基于半导体光放大器(SOA)的“8”字腔激光器结构，当SOA的驱动电流是220 mA时，通过调整腔内的偏振控制器(PC)，产生脉冲宽度分别是74 ns和20 ns，重复频率分别是9 MHz(基频)和33.4 MHz(二倍频)的暗脉冲。改变SOA在非线性放大环镜(NALM)中的位置，暗脉冲的脉宽也有相应的改变。

在基于半导体光放大器的激光器中，观察到了自锁模现象，得到了脉宽分别为30 ns和50 ns的重复频率分别为19.34 MHz和9.67 MHz的光脉冲。激光器采用环形腔结构，半导体光放大器为自锁模的关键器件，当其抽运电流为200 mA时，调整偏振控制器开始出现自锁模脉冲。实验调试过程中，还观察到了重复频率的二分频现象，即激光器输出的光脉冲的重复频率是激光器基频的1/2。半导体光放大器的偏振旋转导致了输出激光功率的变化，出现了高功率和低功率脉冲交替出现的现象，即重复频率二分频现象。

为了制备Yb3+掺杂硅酸盐激光玻璃，并对其激光特性进行分析，采用富氧气氛下的非化学气相沉积高温熔融工艺，通过Fuchbauer-Ladenburger方法，进行了理论分析和实验验证,取得了所制备硅酸盐激光玻璃的吸收光谱和荧光光谱数据。结果表明,在850nm～1100nm近红外波段为吸收区域，有一宽带吸收峰；吸收主峰位于978nm，次峰位于919nm；其荧光主峰位于1018nm，次峰位于970nm，并理论计算了Yb3+的吸收截面面积、受激发射截面面积及其荧光寿命等特征参量。这一结果对硅酸盐激光玻璃的特性分析是有帮助的，所制备的玻璃材料能够满足激光玻璃的使用要求。