海洋调查实验教学是海洋科学人才培养的重要环节，受限于实验条件，仅靠海上实践不能完全满足教学要求，需要引入新的教学手段。该文首先介绍了在虚拟仿真技术迅速发展的背景下，中国海洋大学海洋调查虚拟仿真实验教学的建设思路及不同阶段的表现形式；然后结合目前应用于本科教学的“近海物理海洋综合调查虚拟仿真实验”，系统阐述了实验模块、实验步骤及实现的主要功能；最后对海洋调查虚拟仿真教学的教学效果及未来发展进行了总结展望。

随着粒子加速器对束流的精确控制要求越来越高，对工程控制网的设计与测量提出了更高的要求，详细介绍了高能同步辐射光源（HEPS）工程测量首级地面控制网的布设及测量方案。地面控制网永久点标志布设于粒子加速器建筑隧道内，通过垂直通视孔与架设在线站大厅顶面的仪器铅锤对中，并形成平面互相通视的观测条件，实现了平面测站和坐标的联系传递；高程方向采用水平通视孔及门窗通视的方式实现水准测站和高程坐标的联系传递。由此构成了立体化通视与观测结构，这在国内同步辐射光源建设中有独特之处，有力保证了加速器轨道的精确控制。平面控制网分别采用GNSS控制网和全站仪边角网测量的方案，高程控制网采用室内隧道地面和室外地面水准测量的方案。在加速器隧道设备安装前进行了两次地面控制网测量，数据处理采用平面+高程的模式平差。经过不同测量方案的对比来验证测量过程的正确性，同时对比两次控制网的测量结果来验证可靠性。平均点位标准偏差为2 mm，反映测量成果的精确可靠，满足后续二级隧道控制网测量及设备安装准直需要。HEPS对永久控制点的稳定性提出了很高的要求，通过优化设计和特殊施工，在狭窄隧道空间内成功建设了超高、超细、高稳定的基岩隔空桩，为储存环构成了稳固的三维永久控制点，为长期监测束流轨道的稳定性提供了基准，为后续同步辐射光源建设提供了借鉴。

在利用相机对物体进行感知的过程中，标定相机与外界参考系之间的位姿是测量中至关重要的一环，能否精准确定二者之间的外参决定着最终三维信息质量的好坏。然而在传统的测量系统当中，测量物体尺寸受限于针孔相机视场的大小。相比较而言，全方位相机具有视场广、成像质量高等优点，常配合旋转系统进行全景图像生成，也可配合激光雷达点云生成场景全景模型，为目前大场景测量的主流方向。就目前存在于相机与旋转系统之间外参标定的复杂问题，文中提出了一种针对全方位相机与旋转轴之间的标定方法。该方法通过使用全方位相机，对两个二维码棋盘格进行旋转拍摄，同时通过理论推导建立起可靠的数学模型作为原理支撑，并利用光束法平差，对基于解析法获得的初步结果进行再次优化，从而获得更精确的外参估计。该方法对设备安装精度要求不高，只需在相机视场范围内，考虑标定板与全方位相机之间的摆放位置即可。实验结果表明，该方法经过优化后的平均重投影误差可控制在0.15 pixel以下，满足实验测量要求，并在不同场景下展现了良好的应用效果。

光电子芯片在人工智能时代的复杂信息转换中扮演着重要角色。通过强耦合的电子-光子态可以实现光电转换的最高效率。利用电子自旋的自由度具有独特的优势。自旋的集体激发可以形成磁子，它具有长寿命和对焦耳热免疫的特性。这些特性可以通过磁子和高速光子之间的强耦合结合起来，形成 "腔-磁子极化激元（CMP）"。最近的进展集中在构建高协同性的CMP，控制CMP的辐射和传输，理解CMP的完美吸收机制，以及开发片上CMP原型器件的电调谐维度和逻辑操作功能。这些围绕CMP相干耦合动力学的研究有望推动低损耗光电器件和前沿信息处理技术的发展。

为实现大口径透镜组的高质量集成，亟需一套透射波前检测系统，其可实现米级跨度上的微米级精度检测。针对大口径透射波前质量检测难题，采用非窄带干涉与条纹跟踪相结合的方法，获得元件相对倾斜以及支撑结构所引入的系统波前变化。首先，基于光纤互联架构，设计了子孔径分时复用测系统；其次，建立了斜率测量与最终系统波前的映射关系，分析了斜率重建过程对不同空间频率波前的影响；最后，利用桌面实验系统，针对探测原理进行了验证测试，在测试波长1 550 nm时，干涉感知信噪比优于15 dB，测量范围优于5 μm，探测精度优于0.5 μm。本文所提出的方法可实现大口径透镜透射波前大范围、高鲁棒、高精度的检测，具有重要的意义，特别是对于未来大口径大视场望远镜的建设。

利用密排波导光子芯片作为多目标输入机构，将多目标光谱仪同步探测能力提高至少4倍，且芯片光学效率大于90%。另外，由于各输入信道均被集成在芯片内，所有目标光谱在探测器上几无相对空间移动，有利于获取高光谱稳定性。本文研究有望为极多目标观测，尤其是空间大规模光谱巡天或积分视场天文观测提供有竞争力的多目标输入机构解决方案。

大口径巡天望远镜需要基于波前传感系统的反馈，进行主动光学闭环校正，以更好地发挥其极限探测能力。本文面向大口径巡天望远镜波前传感过程中，离焦星点像重合所导致的导星数量下降的问题，首先针对分区域曲率传感的基本理论表达进行了推导，之后，通过建立联合仿真模型，利用光学设计软件与数值计算软件之间的通讯交互，对分区域曲率传感的过程进行了仿真分析。最后，通过搭建桌面实验，分别就单目标与多目标的曲率传感进行了交叉比对，验证了算法的正确性。针对标准波前，本文所提出的方法与单导星曲率传感相比，误差为0.02个工作波长（RMS），误差在10%以内，可在传统主动光学技术的基础上，通过扩展可用导星，提升探测信噪比与采样速度，有效提升主动光学系统校正能力。

磁梯度张量系统（MGTS）二维平面网格测量常用于磁性目标识别，但其测量难度大、采集效率低、仪器精度要求高，为此提出一种基于MGTS单航线测量的磁性目标模式识别方法。首先，对磁梯度张量分量、特征值、不变量等15个属性量进行磁化方向敏感程度分析，其中对磁化方向较敏感特征量用以识别目标姿态，而不敏感特征量用以识别目标形状；然后，进行MGTS单航线测量，提取测量特征量的时域信号波形特征参数，并设置相应类别标签，主成分分析（PCA）降维方法用以实现特征可视化并确定最佳特征维数；最后，利用麻雀搜索算法优化的核极限学习机（SSA-KELM）对航线测量样本数据进行训练和测试，最终实现磁性目标的模式识别。仿真中对磁偶极子的不同磁化方向类别和球体、长方体和圆柱体等几何体的不同形状类别的识别精度均达到100%；实验中针对3种形状磁铁及其3类姿态共测量了180条学习航线，在6：4的训练测试比下，磁铁姿态和形状识别结果完全准确。

基于科学级CCD相机的多色光度测量技术凭借着实用性强、简单有效等特点在天文观测中受到了广泛应用。针对传统多色测光技术缺乏同时性这一问题，本文介绍了一种新型的同时性三通道测光系统，采用分色的设计方式实现了Sloan Digital Sky Survey （SDSS）测光标准g′，r′和i′三个波段分光。首先，利用Zemax软件对三通道光度计的光学系统进行了仿真分析，仿真结果显示该系统符合总体设计指标且能够满足使用要求。然后，为验证该系统的光学性能，我们针对大量SDSS标准星开展观测，实测结果表明该设备在g′，r′和i′三个通道的视场分别为21.5′×21.5′，21.5′×21.5′和21.3′×21.3′，系统效率分别为65.6%，68.3%和63.7%，将曝光时间归算为1 s、信噪比为5时，计算得出的极限探测星等分别为15.26，16.39和15.63。接下来可通过对系统的优化，进一步提高其极限星等的探测能力。