超强超短激光在空间上具有大口径、在时间上具有短脉冲，因此极易产生时空耦合效应，例如脉冲前沿畸变，使得脉冲前沿和相位前沿发生时空分离，通常表现为脉冲前沿倾斜或弯曲，不利于获得预期的高聚焦光强。但当这种脉冲前沿畸变（控制）用于产生X形光波包时，却增加了一维全新的自由度，实现了光波包群速度和群加速度的自由控制，可获得超光速、亚光速、加速、减速，甚至动态可控的群速度。通过综述脉冲前沿畸变（控制）在超强超短激光中的不良影响和在X形光波包中的特殊效果，旨在为同一光学现象在不同研究方向间的交叉应用提供些许思考。

光频域反射计（OFDR）是一种分布式光纤测量技术。将扫频激光注入光纤链路，对后向瑞利散射光进行频域分析，定位光纤链路上的反射点位置及强度。由于其具有高精度、高空间分辨率等特点，广泛地应用于航空航天、智能结构、材料加工、光学网络监测、生物医学等高精度测量及制造领域。本文阐述了OFDR的基本原理，介绍了提升OFDR系统性能的关键技术研究进展，最后总结了OFDR在不同领域的应用，展望了未来的发展趋势。

激光告警技术是光电对抗的重要组成部分，能够识别具有威胁性的激光信号并发出告警，有效提高了飞行器、舰船、卫星等重要平台的生存能力，在相关领域发挥着重要作用。按探测原理的不同，激光告警技术可以分为相干识别型、光谱识别型、光栅衍射型和成像型4类。梳理了国内外激光告警技术及装备的研究进展，对不同激光告警技术性能进行对比，并对激光告警技术的发展趋势进行总结。

在激光冲击强化（LSP）技术中，作为冲击载荷的驱动源头和能量来源，激光脉冲参数的不同选取决定着激光吸收机制取向、能量沉积程度乃至等离子爆炸行为规律的差异，进而对冲击载荷形态特征和材料表面强化效果产生重要的决定作用。本文对目前LSP技术中涉及的各类激光参数在激光驱动冲击效应中的作用机理、影响规律，以及在工艺配给上的研究和认知现状进行了综述。针对激光时域结构在决定等离子体膨爆行为和冲击载荷特征中的重要性，以及目前LSP普遍采用调Q激光器高斯时间波形的技术现状展开评述，并指出通过优化激光脉冲时域结构来提升光能向机械能的转换效率，或通过调节激光时域参数来实现精准操控冲击载荷特征具有可能性。

激光器谐振腔输出的光束呈高斯分布，需要通过光束整形来提高均匀性，以满足应用的需求。从光学系统的特性出发，总结归纳了当前主要的三种激光光束整形技术，包括光阑法、场映射器法和多孔径光束聚焦法，分别介绍了三种激光光束整形技术的基本原理、应用范围和主要实现方法，阐述了不同激光光束整形方法的典型应用和研究进展，最后，综合讨论了激光光束整形技术目前所面临的问题及未来的发展方向。本综述对激光光束整形技术的研究具有一定的参考意义。

海洋腐蚀造成的安全隐患和经济损失是船舶领域一直关注的重点和难点，随着相关法律法规的出台，以及航运业对船舶及其锈蚀部件清洗的改进需求，使得传统除锈方法出现的低效率、低精度、不同程度的基底损坏、化学污染、资源浪费和职业危害等问题更加突出。激光除锈技术是一种非接触式的绿色除锈方法，具有高效率、低成本、可实现自动化等优点，近年来已成为船舶领域的热门研究方向。介绍了激光除锈技术的国内外研究现状，对典型的激光除锈方法和机理进行了说明，阐述了工艺参数对船用钢激光除锈时的影响、激光除锈与其他相关技术的结合应用等，展望了激光除锈技术在船舶领域实施较大规模应用的发展前景，为未来激光除锈技术在船舶领域的应用提供了一定的参考。

利用激光可以在非接触、远距离的情况下实现语音信号的探测。激光远距离语音探测技术在侦听、多模监控、入侵检测、搜救、激光麦克风等领域具有广泛的应用前景。从激光远距离测振系统和探测信号的分析处理方法两个方面综述了激光远距离语音探测技术的研究进展，并展望了该技术的未来。

利用X射线荧光光谱法检测海水中溴元素含量，研究雷州半岛东部近岸水体中溴元素空间分布特征，分析影响雷州半岛东部沿岸水体溴元素空间分布的原因。首先，利用小焦点X射线荧光光谱仪和直接进样法测量标准溶液并建立标准溶液校准曲线，根据特征X射线的荧光强度与标准溶液中溴元素质量浓度的线性关系建立线性拟合方程，反演待测海水中溴元素的质量浓度；然后依据各采样点水体中溴元素质量浓度的空间变化、地表径流的空间分布、潮汐信息及雷州半岛东部沿岸的环流空间结构，分析地表径流、潮汐及环流等因素对雷州半岛东部近岸水体溴元素质量浓度空间变化的影响。对雷州半岛东部18个站位点取样海水的X射线荧光光谱反演计算，结果表明该区域溴元素质量浓度范围在50.79~62.11 mg/L，均低于大洋水体中的平均溴元素质量浓度。研究区内溴元素质量浓度空间变化较大，大致呈离两湾一岛（湛江湾、雷州湾及硇洲岛）近海水中溴元素质量浓度低，离两湾一岛远溴元素质量浓度高的空间分布特征。此外，在研究区南部及琼州海峡入口处，由于复杂的环流结构影响，溴元素质量浓度呈现出明显的沿琼州海峡流流向递增的趋势。雷州半岛东部近岸水体中各个采样点溴元素质量浓度随空间变化的现象表明雷州半岛东部近岸海水中的溴元素质量浓度分布是不均衡的。地表径流、潮汐、沿岸流、海峡流及气旋式环流是导致雷州半岛东部近岸水体溴元素质量浓度空间分布不均衡的主要因素。

针对现有大气偏振模式理论模型单独考虑太阳或月亮的影响，无法充分描述晴朗天气下黎明和黄昏过渡期间天空偏振模式的问题，提出了一种曙暮光影响的大气偏振模式建模方法。该方法引入太阳和月亮的影响，以太阳和月亮位置求解的Stokes矢量为基础，同时考虑了实际天空中大气粒子多次散射的因素，对Stokes矢量优化；分析太阳和月亮对大气偏振模式的影响，确定了太阳和月亮的影响权重；利用偏振角表征大气偏振模式。结果表明，所提模型的仿真结果与实测偏振角具有相同的分布和变化特性，且保持着较高的相似度，能够有效地表征曙暮光影响的大气偏振模式。

水下邻域声场的高精度重建对研究分析邻域声场结构特点和提升水声传感性能有重要意义。在激光束宽度远小于声波波长的条件下，激光束穿过声场的偏转效应既携带了声场声压信息，也携带了梯度信息，这为直接引入Kirchhoff积分定理进行声场重建计算提供了数据传感基础。在此基础上，利用激光传感声场的稠密性，引入虚拟扩展声场孔径的计算方法，进一步接近了Kirchhoff积分定理对无穷大积分区间的理论要求。在水下邻域空间，对提出的声场重建思路和方法进行了验证。实验结果表明，与直接进行声全息的方法相比，所提声场重建方法的峰值信噪比提高了约5.5 dB，为高精度邻域声场传感器的开发提供了可行新思路。

星载Mie散射激光雷达是当前应用最为广泛的获取全球尺度气溶胶剖面信息的探测设备。然而，大气气溶胶类型多样，通常假定气溶胶遵循特定模式并以此为先验，从而实现从激光雷达信号反演气溶胶消光系数廓线，但这一定程度上会影响反演精度的进一步提升。鉴于此，提出了一种基于星载激光雷达双通道信息的气溶胶消光系数廓线的迭代反演优化算法。该方法首先在给定的先验气溶胶模式下获得初始消光-后向散射比（即激光雷达比），并基于此分别反演两个通道的气溶胶消光系数和光学厚度。同时借助构建的气溶胶光学厚度与气溶胶质量柱总量之间的关系，得到两通道独立估计的大气气溶胶质量柱总量。最后以两通道大气气溶胶质量柱总量相同为约束，实现仅依赖激光雷达数据的激光雷达比及气溶胶相关光学参数的迭代优化。由于双通道激光雷达观测的限制，该方法适用于两种类型气溶胶混合下的反演，利用内蒙古包头地区的多年气溶胶背景场，对反演模型的精度和适用性进行了评估。与采用经验估算激光雷达比的Fernald方法反演结果相比，所提算法反演的气溶胶消光系数廓线在532 nm和1064 nm通道的平均精度分别提高了21.16%和3.00%。此外，还将该方法应用在CALIOP数据中，进一步验证了该反演模型的应用潜力。

为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题，构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器，并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯，同时加入Au光栅，最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明，在0.5~1.5 μm光波段范围内，石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能，并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。

光谱探测器是用来分析光线各个波长组分强度的仪器，在基础科研、工业生产和日常生活中应用广泛。常用的基于色散元件的光谱探测器通常有难以进一步优化的尺寸和质量，并且色散元件精密，不能满足微型化、低成本的发展趋势。利用旋涂法制备一系列具备不同可见光吸收特性的Cs_0.1MA_0.9PbX₃（X为Cl、Br、I）钙钛矿薄膜，将其组合成滤光片阵列，结合互补金属氧化物半导体传感器构造计算重构型光谱探测器；针对光谱探测器滤光片阵列响应特点，利用非负Tikhonov正则化约束法对光谱进行重建；最后对设计的光谱探测器进行测试验证。所提光谱探测器在500 nm波长处具备27 nm的分辨率，在可见光范围内实现了一定的光谱分辨能力。

制备基于二维钙钛矿（PEA）₂（MA）₄Pb₅I₁₆［PEA为C₆H₅（CH₂）NH₃，MA为CH₃NH₃］的垂直结构光电探测器，当二维钙钛矿薄膜厚度为280 nm时，器件的亮电流最大，500 nm处外量子效率达到90%，响应率达到0.37 A/W，探测率达到3.4×10¹² Jones（1 Jones=1 cm?Hz1/2/W）。当二维钙钛矿薄膜厚度减小时，器件的响应时间没有持续减小，而在其厚度为80 nm时器件的响应时间最短，这是受载流子渡越时间和钙钛矿薄膜质量双重影响下的结果。在二维钙钛矿薄膜厚度为80 nm的基础上，通过减小器件的有效面积，其最终实现了113 ns的响应时间。本工作对推动低成本快速响应光电探测器的发展有着重要意义。

为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题，提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先，为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪，对入侵信号及其分量进行迭代奇异谱分析去噪，并利用信号贡献率的大小来确定信号重构的秩阶次，调节信号分量去噪的程度，实现光纤信号的去噪。然后，利用遗传算法优化神经网络结构参数，构建双向长短期记忆神经网络提取光纤信号空间特征，最后基于以上方法对攀爬、跑动、敲击、静态、大风、雨天6种实测信号进行入侵事件识别实验，实验结果表明，在双Mach-Zehnder光纤周界传感系统识别入侵事件过程中，改进的奇异谱分析相比普通的奇异谱分析，去噪信噪比有明显提高，平均信噪比提高了12.79 dB，平均均方根误差略有减少。遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络较未优化神经网络平均识别率提高了5.7%，识别准确率最高可达98.1%。

提出了基于新阈值函数的深度残差收缩网络（DRSN-NTF），用于解决分布式光纤声传感（DAS）信号噪声强、识别难的问题。DRSN-NTF基于深度残差收缩网络（DRSN），使用新阈值函数代替软阈值函数，使其更能发挥信号噪声处理和分类识别能力。使用DAS系统采集周界入侵事件的实验数据，并通过添加高斯白噪声的形式，设计了6组不同信噪比（0 dB~5 dB）的实验。对比了4个模型的实验结果，由此考察DRSN-NTF的识别效果。结果发现：在强噪声的情况下，DRSN-NTF取得的平均测试准确率比DRSN高1.05%；随着信噪比的降低，DRSN-NTF的测试准确率高于DRSN的差值增大，表明DRSN-NTF在信号噪声处理和分类识别能力方面更强，能获得相对更高的识别准确率。因此，DRSN-NTF更加适用于DAS信号识别。

针对当前分布式光纤振动传感对振动干扰事件的识别容易过拟合以及泛化能力不强的问题，提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FrFT）的分布式光纤振动事件识别方法。采用FrFT对时域振动信号进行时频变换，相比传统的时域方法多了一个新的分析维度。相比传统时频域方法，该方法不仅解决了时间分辨率和频率分辨率相互制约的问题，还增强了时频数据的特征丰富度，更利于深度模型的学习，可有效防止模型过拟合。户外实地实验表明，FrFT方法的识别准确率达到98.5%，且在专门的泛化测试集上依然能保持98%以上的准确率。同时引入更可靠的评估指标f1-score（f1-score是精确率和召回率的调和平均数）来综合评估精确率和召回率，该方法识别各事件的f1-score均高于0.975。

以超冷铒原子系统冷却光的基频光作为探测光，主动补偿激发铒原子赫兹线宽能级跃迁的激光在光纤传输中引入的附加相位噪声。在不影响原有被传输亚赫兹线宽激光（1299 nm）的情况下，将相近波长的宽线宽基频光（1166 nm）从光纤输出端反向注入，实施外差拍频探测并主动反馈补偿。当两个波长激光的光纤传输噪声基本一致时，可极大地抑制亚赫兹线宽激光在光纤传输中由于温度和振动等因素引起的各种相位噪声。主动补偿后传输激光的线宽从锁定前的14.6 Hz压窄到锁定后的11.6 mHz，光频传输的1000 s稳定度从1.6×10^-16提升到6.5×10^-19，满足当前最高精度和稳定度光钟的光频传输需求。所发展的光频传送方案可作为被传输激光器功率不足或空间受限时的替代方案，也可用在单点对多点近距离传输网络中简化源端发送装置。

提出了一种基于超弱光纤光栅阵列的长距离传感系统。基于超弱光纤光栅的离散分布和高信噪比特点，采用分段采集的方法降低系统对数据缓存和计算能力的要求，利用ZYNQ（ZYNQ-7035 All Programmable SoC）嵌入式底层硬件实现对选定空间上10 km传感段的解调。采用OptiSystem软件仿真分析系统的功率预算，精准设计入纤脉冲光功率以及拉曼光纤放大器的配置，结合电路的动态分段增益，实现长距离传感系统中的功率均衡，并搭建实验系统予以验证。结果表明：系统工作距离可以达到50 km，传感信号的强度波动小于2.2 dB，空间分辨率为1.5 m，解调速度为0.3 Hz，远端的解调精度稳定在6 pm以内，温度测量精度为±0.15 ℃，应变测量精度为±5.5 με。系统整体性能优于传统的分布式布里渊传感系统，且具有良好的可扩展性，在长距离光纤温度、应变感测上具有明显的技术优势。

提出一种基于注入锁定本地激光器和光相位补偿的相干解调方案。通过注入锁定恢复本振光（LO），利用零差相干检测的方式对信号光进行解调，使用比例-积分-微分（PID）算法控制压电陶瓷（PZT）补偿光相位，使光相位差波动不超过±4.8°。实现了超密集波分复用无源光网络（UDWDM-PON）系统双用户400 Mbit/s伪随机二进制序列（PRBS）的调制、传输和解调，并进行了误码率（BER）测试。

随着新一代移动通信系统发展，对高数据速率和更大带宽的需求日益增加，利用碲基光纤作为传输介质，采用了两路二阶泵浦和四路一阶泵浦设计的二阶拉曼光纤放大器实现了对C+L全波段信号光进行放大，能够有效缓解带宽增长给光通信网络带来的挑战。首先对简化后的二阶拉曼耦合波方程进行数值求解，再利用合作搜索算法对二阶拉曼光纤放大器泵浦参数进行优化，以达到提升系统输出性能的目的。同时，分析了在相同泵浦参数的配置下一阶拉曼光纤放大器和二阶拉曼光纤放大器的性能以及二阶泵浦光功率、光纤长度这两个重要因素对二阶碲基拉曼光纤放大器平均输出增益和增益平坦度的影响。最终在1530~1630 nm的超宽带宽范围内，设计出的二阶碲基光纤拉曼放大器平均输出增益为27.3601 dB，增益平坦度为0.6601 dB。

针对模拟信号进行时延估计时相比解调过的信号更易受到噪声影响，导致出现误判点增多、正确峰值被掩盖等问题。本文提出采用奇异谱分解结合改进的广义相关法，降低高斯噪声对时延估计结果的影响。Simulink仿真实验表明，相比于解调信号时延估计法，该方法可在更低发射频率需求下得到同量级精度的故障类型和距离信息。在-5 dB高斯噪声环境下多次实验验证可得，相比二次相关法结果主峰值旁瓣比绝对值增加了0.6756 dB以上，误判峰值与故障点峰值比减少了0.2710以上，其他条件下亦有不同程度提升。

为了探索一种高灵敏折射率传感器，基于CO₂激光技术制备出双峰谐振长周期光纤光栅（LPFG）。首先，利用CO₂激光器在腐蚀包层后的传统单模光纤和80 μm弯曲不敏感光纤上制备出周期分别为196 μm和73 μm的双峰谐振LPFG，证明了采用CO₂激光微加工技术在单模光纤上制备短周期LPFG的可能性。其次，利用CO₂激光器直接在2种80 μm单模光纤上制备出周期分别为110 μm和115 μm的双峰谐振LPFG。实验结果表明：在2种80 μm单模光纤上制备的LPFG具有谐振损耗大，插入损耗小和折射率灵敏度高等优点。基于以上优点，采用CO₂激光技术制备的双峰谐振LPFG在生物、化学及环境参数检测等重要领域的应用具有较大潜力。同时，也提供了一种操作简单、低成本制备双峰谐振LPFG的方法。

等效时间采样是高速光波形测试及质量评估领域的重要技术，其利用较低的实际采样率换取较高的带宽与垂直分辨率，导致测量具有随机、不连续等特征信号时，无法使用滤波、均值等方法进行均衡处理。为此，提出一种基于递归神经网络的等效时间采样信号均衡方法，通过训练递归网络模型建立等效时间均衡器，通过对光数字通信及激光雷达波形的等效时间采样信号进行处理验证该方法。结果表明：与输入波形相比，表征光通信质量的眼图相关参数，如眼高、眼宽、抖动得到明显提升，对于线性调频激光雷达信号改善了其波形幅值频谱响应，解决了等效时间采样信号的均衡处理难题。

倾斜透镜可以将拉盖尔-高斯光束转换为厄米-高斯光束。因此，推导了基于倾斜透镜的拉盖尔-高斯光束阵列与厄米-高斯光束阵列相互转换的位置映射关系。当倾斜透镜绕任意轴旋转一定角度时，两光束阵列的位置将会关于该轴对称。实验中，利用空间光调制器生成了1×1、2×2、3×3、3×1、1×3的拉盖尔-高斯光束阵列，并用倾斜透镜将其转换为厄米-高斯光束阵列，通过对比两光束阵列的光场分布，验证了上述理论分析结果。实验结果与理论分析完全一致。该工作为拉盖尔-高斯光束阵列的轨道角动量测量提供了更明确的理论指导。

为了解决电磁振镜系统中镜面大角度偏转难以测量的问题，设计了一种基于四单元光电探测器（PD）与LED的光电式镜面角度传感装置。首先分析了镜面角度检测的基本原理，基于LED朗伯辐射模型，建立了镜面偏转角度的真实值与解算值之间数学模型；其次以非线性度为评价标准定义了系统检测范围；然后仿真分析了探测器水平位置、镜面中心与LED距离和LED半功率角对系统检测范围的影响；最后搭建了实验平台进行验证。仿真及实验结果表明：所建立的数学模型对使用朗伯型LED进行镜面角度检测是有效的；通过减小探测器与LED之间距离、增加镜面中心与LED距离和增大LED半功率角，可以提高系统的角度检测范围。

光电经纬仪测量飞行目标的姿态角是重要的测姿手段。提出了一种利用实时动态载波相位差分技术（RTK）定位的无人机对光电经纬仪的测姿精度进行检测的方法。该方法将无人机RTK天线中心点与地面基准点构成的连线作为待测姿态角的轴线，通过RTK定位值计算出轴线与基准面之间的夹角，并以此作为姿态角的标准值来检测光电经纬仪测姿精度。介绍了测姿精度检测原理，对RTK定位精度和检测精度进行了不确定度分析，探讨了在精度检测时的设备布站规则。理论分析和实验结果表明：所提方法可以用于光电经纬仪测姿精度的外场检测。

提出一种基于X射线吸收光谱（XAS）的全能谱拟合方法，先通过样品元素的衰减系数曲线和射线源的本底能谱曲线获得样品的理论吸收能谱，再将理论吸收能谱与实际穿过样品的吸收能谱进行拟合，由退火算法计算得到薄膜样品的元素面密度值。该方案有效降低了噪声与探测器响应函数引入的误差。实验结果表明，系统在单元素下的测量结果重复测量标准偏差较小，测量不确定度在10^-4 g/cm²量级，且能进行多元素薄膜面密度的测量，满足惯性约束聚变实验中对金属薄膜无损与高稳定的测量需求。

融合几何光学的蒙日-安培方程方法和物理光学的迭代角谱算法，提出了一种复合型相位恢复方法。针对迭代角谱算法高度依赖初始值的问题，将蒙日-安培方程的解作为迭代初值，该初值通常比光强传输方程的解更准确。采用传统迭代角谱算法与混合输入输出算法的交替迭代策略，以避免算法过早陷入局部最优和迭代停滞。通过数值计算与仿真验证了所提复合型算法的优越性。

报道了一种基于交叉偏置磁场的单光束单调制三轴原子磁力仪。基于Bloch方程研究了单光束泵浦探测结构实现三轴磁场检测的理论，提出使用交叉偏置磁场来旋转原子自旋极化方向实现三轴磁场探测的方案，并通过实验进行了验证。仅采用单一调制磁场，在抑制低频噪声的前提下避免了磁场串扰问题。实验结果表明：在零磁场环境下，系统对X轴方向待测磁场的响应带宽为90 Hz，系统灵敏度为21 fT/（Hz^1/2）；在Z轴方向施加34 nT的偏置磁场时，系统对Y轴方向待测磁场的响应带宽为130 Hz，系统灵敏度为26 fT/（Hz^1/2）；在Y轴方向施加38 nT的偏置磁场时，系统对Z轴方向待测磁场的响应带宽为128 Hz，系统灵敏度为29 fT/（Hz^1/2）。该三轴原子磁力仪体积小、结构简单且制作成本低，有望应用于生物医疗等领域。

为实现脉冲激光回波信号参数的高精度测量，利用全波形采样技术设计了一种微弱激光信号检测系统，对信号的脉宽、实时功率以及能量等参数进行分析。所提系统硬件平台使用低噪声宽动态范围模拟前端进行信号预处理，基于现场可编程逻辑门阵列、模数转换器等模块实现数据量化与动态时域锁存。针对低采样率平台数据离散程度高引起的波形重构失真，提出了一种基于非均匀周期触发信号的多帧积累算法以降低硬件平台成本。通过对量化数据的拟合补偿，所提算法提升了系统激光信号参数的解算精度。所提系统对脉宽3 ns、峰值功率9 μW的脉冲激光器进行参数检测并与高采样率平台进行对比。结果表明：所提系统对激光信号的脉宽解算误差约为0.041 ns，峰值功率解算误差约为0.53 μW，能量积分误差约为4.52 fJ，所有参数重复测量不确定度小于8%。

单光子探测技术具有高灵敏度、低时间抖动、低功耗等独特优势，在激光测距和成像中的应用越来越广泛。基于此，提出一种低成本的高精度单光子测距技术。利用窄脉冲电路驱动激光二极管产生脉宽为160 ps的窄脉冲激光，利用多像素光子计数器研制时间抖动为417 ps的低时间抖动单光子探测器，降低系统的整体时间抖动，并搭建高精度单光子测距实验装置。测距实验结果表明，在2 m的测距量程内，单光子测距系统的距离测量精度可达370 μm@RMS。实验装置采用同轴光路设计，结构简单，易于集成，为实现小型化低功耗高精度单光子测距系统提供了一种可行性的解决方案。

为了进一步抑制装配误差扰动对快速反射镜控制系统输出性能的影响，提升系统的跟踪精度，基于干扰观测原理，提出了一种具有内、外双干扰观测环节的扰动抑制方法。分析了快速反射镜组件装配误差对控制系统精度的影响，建立了不平衡力矩扰动的等效数学模型；利用内环干扰观测环节实现对中高频扰动的抑制，应用外环干扰观测环节补偿内环干扰观测环节的中低频扰动放大作用并提供中低频扰动抑制；分析了提出方法的输入和误差信号传递过程，设计了扰动抑制系统各控制器的控制参数；搭建了虚拟样机仿真测试平台，对控制系统的性能进行了测试。结果显示，加入双干扰观测环节前后，虚拟样机系统的调节时间误差为0.54%，对于15 Hz等效扰动，扰动抑制能力提升了25.23%。理论和实验结果表明，双干扰观测环节的引入可以有效抑制装配误差的扰动。

为降低激光加热面的最高温度，提升热面温度均匀性，提出一种射流冲击强化表面的综合散热方法。引入兼顾散热和流阻特性的综合评价指标performance evaluation factor（PEC）进行数值研究并与传统微槽道散热特性进行了对比分析。结果表明，降低冲击距离会使冲击区边界层变薄，增大横向流动速度，涡心向中心入口处移动，以此提高换热效率，不仅降低了系统最高温度，而且实现了温度均匀性。经过对比发现无量纲射流冲击距离为0.25时PEC最大，因此该系统最适用于激光热源的散热。此外，热应力与应变分析结果表明，在同种材料的屈服极限下，该系统所能承受的激光热流密度明显高于微槽道冷却系统，换热性能更好、适用性更强。

随着人类能源需求的增长，油气钻井活动日益频繁。激光钻井在能源领域具有极大的应用价值，有望实现井下原位玻璃套管的制造，以替代传统金属套管，为油气钻井工程节省大量时间和资金。激光辐照岩石玻璃化的稳定形成是实现玻璃套管的关键因素。基于激光扫描花岗岩实验并结合物相检测和数值模拟方法，对激光烧蚀花岗岩玻璃化的影响因素和机理进行了研究。结果表明，受激光扫描后，花岗岩各组成矿物按熔化的难易程度分别发生熔化和碎裂现象，部分表面转化为深色玻璃；高速气流可有效清除岩石碎屑和粉尘，且能够提高激光作用效率和增加岩石玻璃的附着力；花岗岩易受温度作用而发生破裂，其较低的扫描速度和气流辅助条件有利于玻璃化的形成。在实际工程应用中，采用控制扫描速度和辅助高速气流的方法控制岩石的温度作用，形成稳定岩石玻璃和制造稳固覆盖于硬岩表面的原位玻璃化井壁。本研究探究了激光扫描作用岩石的玻璃化机理，为拓展激光钻井的工程应用提供了重要参考。

研究了薄片激光器中晶体与热沉的封装技术和核心技术，采用薄片晶体与金刚石热沉的光胶工艺，自主设计并研制了5 mm口径的YAG/Yb∶YAG复合薄片激光模块，分析了该薄片激光模块的多通泵浦系统，建立了晶体热效应数值仿真模型，实验测量了在2.2 kW/cm²泵浦功率密度、940 nm泵浦波长下薄片晶体的热焦距为445.6 mm；采用基于光胶工艺封装的薄片激光模块搭建连续激光器，在70 W泵浦功率下获得了18.75 W功率的基横模输出，斜率效率和光光转换效率分别为36.59%和26.79%。

为了获得奥氏体不锈钢在液压支柱钢表面激光熔覆的最佳工艺参数，选取工艺参数激光功率、扫描速度、送粉速度为输入变量，将熔覆层质量作为评价指标建立数学模型，设计了16组正交实验。利用自适应混沌粒子群算法进行寻优，对熔覆层宏观形貌和显微组织进行实验分析，验证优化后的工艺参数的合理性与准确性，并将综合评价值相近的两组试件进行对比。结果表明：激光功率为1200 W、扫描速度为13 mm/s、送粉速度为1.72 g/min是最佳的工艺参数组合；采用自适应混沌粒子群算法对工艺参数进行优化，能够有效地改善熔覆层的宏观缺陷和表面性能，证明了该优化算法在激光熔覆领域应用的可行性。

低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件，石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工，较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此，提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明，经激光加工后，具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控，同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点，为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。

采用具有模式转换和无损传输特性的三模非模式选择光子灯笼（PL）实现了976 nm波长的半导体激光的相干合束。相对于半导体激光常规空间孔径相干合束的方式，所提合束光场不会产生旁瓣，且能拥有较高的光束质量。通过仿真PL合束特性，搭建合束实验系统，最终976 nm波长的半导体激光基模输出功率达99.7 mW，转换效率为33.2%。实验结果表明，此合束系统实现了模式转换，使半导体激光能够以基模输出，展现了一种有潜力的半导体激光相干合束的方法。

为了提高球墨铸铁的耐磨损性能，采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层，研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25，200，400 ℃温度下的摩擦磨损性能的影响。结果表明：具有较强导热性和促石墨化的Ti元素减少了复合涂层与基体结合区莱氏体的生成；Ti作为强碳化物形成元素也促进了TiC的原位生成，TiC在涂层中起到细晶强化、晶间强化和弥散强化的综合作用，提高了涂层的耐磨性能，同时起到控制复合涂层气孔、裂纹缺陷的作用。添加Ti后原位生成TiC，TiC对涂层硬度的增强作用与富集Ti对涂层的增韧作用呈现互斥效应。5%Ti-10%TiC-Ni复合涂层的显微硬度较2%Ti-10%TiC-Ni和8%Ti-10%TiC-Ni复合涂层更高，而且该涂层在各环境温度下所表现出的摩擦磨损性能也更好，主要是因为形成了致密氧化膜，强化了对磨损区域的保护。200 ℃时各复合涂层的摩擦因数、磨损体积和磨损率均增大，这是由于粗糙氧化膜的形成降低了耐磨性能。复合涂层在25 ℃温度下的主要磨损机制为磨粒磨损和轻微黏着磨损，在200 ℃和400 ℃时主要是氧化磨损、疲劳磨损和黏着磨损。

为了研究激光选区熔化GH3536高温合金成形工艺对成形件内部缺陷类型、尺寸、数量的影响，采用激光选区熔化设备进行样件制备，对其进行抛光态观察和致密度、缺陷数量测试，并分析了合金的缺陷类型、尺寸分布及数量。研究表明：随着工艺参数的改变，能量密度逐渐增加，成形件致密度逐渐增加，并趋于稳定。在79.17~92.59 J/mm³的能量密度范围内，样件内部均匀致密，无缺陷；随着能量密度逐渐增大或者降低，样件内部主要为气孔型缺陷，气孔尺寸<0.1 mm。能量密度≤48.87 J/mm³时，样件内部缺陷主要为未熔合及微裂纹。

激光粉末床熔融（LPBF）技术具有成形精度高、表面粗糙度低、成形件性能优异等特点，是目前金属增材制造领域中应用最广泛的一种成形技术。其中，铺粉过程作为LPBF技术的关键环节，粉末床铺粉质量对铺粉致密度及成形件性能具有重要影响，基于此，本文综述了LPBF技术中铺粉致密度的影响因素。首先，总结了粉末床铺粉质量的表征评价方法，如图像分析法、X射线原位监测法和取样器法等。在此基础上，从粉末特征和铺粉工艺出发，分别阐述了粉末粒度、粉末形貌、粉末制备方法、粉末再循环及铺粉工艺参数对粉末床铺粉致密度的影响规律。其中，粉末的粒度分布和形貌是影响铺粉致密度关键因素，较宽的单峰分布和粗细颗粒混合的双峰分布有利于提高粉末堆积密度。粉末的形貌越接近球形，粉末流动性越好，越有利于提升粉末铺展性和铺粉均匀性。粉末堆积密度和铺粉均匀性共同作用将提升粉末床铺粉致密度和成形样品的致密度。铺粉工艺条件的变化可以影响粉末床的铺粉质量及密度，其中控制合理的铺粉速度、选用滚筒类型的刮刀和增大基体的粗糙度将进一步提升粉末床的铺粉致密度。最后，本文对进一步提升粉床的铺粉致密度的方法和技术进行了展望。

钙钛矿太阳能电池材料因其低成本及优异的光电物理性能受到光伏领域的极大青睐。在双源蒸镀法制备钙钛矿光吸收层过程中，钙钛矿薄膜长期面临生长机制不明、结晶质量较差的问题，严重影响钙钛矿薄膜光吸收性质、载流子寿命等重要参量，阻碍了气相沉积钙钛矿太阳能电池器件效率的提升。利用不同大半径有机阳离子设计准二维（2D）钙钛矿材料，在钙钛矿/空穴传输层界面构筑准2D钙钛矿缓冲层模板，调控气相蒸镀钙钛矿的晶体生长过程，获得了垂直生长的柱状钙钛矿晶粒，显著提升了钙钛矿层光吸收性能与载流子寿命，实现了钙钛矿太阳能电池效率从16.21%到19.55%的提升。上述结果为气相蒸镀实现优异光电性能的钙钛矿薄膜及光伏器件提供了有价值的参考。

作为平面异质结钙钛矿太阳能电池（PSCs）的重要组成部分，电子传输层（ETL）在提升PSCs器件的性能和稳定性上起着重要的作用。尽管最常用的两类ETL材料——二氧化钛（TiO₂）和二氧化锡（SnO₂），均以纳米颗粒和溶液方式制备，TiO₂却面临着电子迁移率低、器件滞回效应大、化学稳定性差、需高温制备等问题，相比之下，SnO₂具有优异的光电学性质、更高的稳定性、可低温制备等优势。聚焦于基于SnO₂ ETL的PSCs稳定性和界面电荷提取，首先综述了SnO₂材料的物理性质和优点；然后从制备和成膜方法（如化学浴沉积、溶液旋涂等）入手，进一步阐明了SnO₂的体相和表面缺陷；最后基于SnO₂ ETL的缺陷，从界面钝化、体相掺杂和双电子层构筑等三方面重点介绍了提升PSCs稳定性和界面载流子提取效率的途径。该综述可助力PSCs性能和稳定性的进一步提升，为该新兴光伏技术进一步实用化贡献有用的见解。

We present a theoretical study of the one-dimensional modulational instability of a broad optical beam propagating in a biased photorefractive crystal with both linear and quadratic electro-optic effects (Kerr effect) under steady-state conditions. One-dimensional modulational instability growth rates are obtained by treating the space-charge field equation globally and locally. Both theoretical reasoning and numerical simulation show that both the global and local modulational instability gains are governed simultaneously by the strength and the polarity of external bias field and by the ratio of the intensity of the broad beam to that of the dark irradiance. Under a strong bias field, the results obtained using these two methods are in good agreement in the low spatial frequency regime. Moreover, the instability growth rate increases with the bias field, and the maximum instability growth occurs when ratio of light intensity to dark irradiance is 0.88.

生物复眼具有良好的光学特性，如视野大、体积小、无像差、对运动物体敏感等。而对运动物体敏感对昆虫十分重要，如飞行昆虫觅食时需要追逐小型、快速移动的目标等。受昆虫复眼对运动物体敏感的启发，制备了具有5个小眼的单层复眼，每个小眼由1个菲涅耳透镜构成。通过飞秒激光双光子聚合加工技术和软光刻复写技术，制备出具有高精度和可重复性的柔性仿生复眼。实验结果表明，该仿生复眼可以获得可辨识的图像并且可以用于追踪运动目标。

提出一种高平坦宽带光学频率梳（OFC）信号产生方案，对高平坦、宽带电光频梳信号产生机理与方法开展了理论研究与仿真分析。在仿真分析中，利用双驱动马赫-曾德尔调制器产生光频梳信号，利用相位调制器进一步提升梳状线的数量，最后通过联合优化马赫-曾德尔调制器的驱动信号功率和直流偏置电压来提高平坦度。仿真结果显示，该方案可产生带宽为1.08 THz的宽带光频梳信号，音噪比（TNR）达到60 dB、平坦度达到0.5 dB。将所提方案应用于光载太赫兹通信系统，通过仿真验证了单通道及多通道16阶正交幅度调制（16QAM）太赫兹信号在背对背（BTB）或10 km光纤传输情况下的传输性能。结果表明，上述每种情况下的误码率都低于前向纠错码的阈值。

对于空间相机来说，高分辨率要求相机的焦距要长，长焦距则会导致主次镜间距变大，从而导致空间相机的体积增大，空间利用率降低。为了充分减小空间相机发射时的包络尺寸，降低空间相机的发射成本，针对同轴三反式光学系统设计了一种基于空间四连杆的高精度可重复式次镜展开机构。对该次镜展开机构进行误差分析，对次镜展开机构的模型进行有限元分析以评估机构的可靠性，并设计了机构可重复性实验验证次镜展开机构的可重复性。次镜展开机构折叠后空间相机光轴方向长度由875 mm压缩为324 mm，体积压缩63%，展开状态下的基频为96.64 Hz，重复展开位移极限误差最大为15.61 μm，倾斜极限误差最大为16.89″。结果表明，该机构实现了空间相机体积的压缩，且锁紧状态下的基频符合在轨使用要求，重复精度满足光学系统要求，能够适应微纳卫星的运载条件，可以应用于航天实践中。

随着加工技术的不断进步和对空间分辨率要求的不断提高，线形波带片狭缝宽度越来越小。对于线形波带片上不同宽度的狭缝，当均匀平面波入射时，会激发一个或多个波导模，从而导致模间色散和相位差。即便只有单模传输，由于基模的有效折射率和狭缝宽度有关，不同宽度的狭缝在出射端面处也将产生相位差。为了消除这些相位差，设计等宽度单模狭缝波导线形波带片，研究其在极紫外波段的聚焦效应，并建立相应的高斯型远场解析模型。通过有限元软件的数值模拟，确认了基模的高斯型模式场分布，对基模的菲涅耳衍射积分计算则进一步确认了远场解析模型的有效性。作为一个例子，设计了一个等宽度单模狭缝波导线形波带片，并计算了其在焦平面归一化的一维光场分布。

为解决传统柔性支撑中小口径空间反射镜组件热稳定性与结构刚度间的矛盾，提出了一种新型刚性支撑结构，并为某高分辨率空间相机研制了通光口径?214 mm的高精度次镜组件。采用“镜体-锥套-支撑筒-刚性基板”组合，通过延长、优化热应力在组件内部的传递路径实现了消热目的。刚性支撑次镜组件重2.6 kg、4 ℃均匀温升工况下面形变化均方根（RMS）仿真值为2.573 nm，装调重力工况下镜体倾角和位移分别为2.028″、0.566 μm，与传统柔性支撑方案相比具有突出的优势。实测次镜的面形精度RMS为0.0181λ（λ=632.8 nm），在16 ℃及24 ℃时次镜面形变化量不超过0.0025λ；组件基频达到502.1 Hz，在快速高低温循环及大量级振动后次镜面形基本维持不变；装配容差测试中，次镜在0.02 mm不平度的作用下仅发生微弱变形。刚性支撑结构可以显著提升中小口径反射镜工作性能，在遥感器光机结构研制领域内具有广阔的应用前景。

模式转换器承担着波导基模到高阶模的转换任务，是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。基于薄膜铌酸锂平台，提出一种利用V形硅阵列的薄膜铌酸锂波导模式转换器，转换结构主要包括沿光传输方向排布的V形硅阵列，位于薄膜铌酸锂波导顶部。基于上述结构进行详细的设计与优化分析，在中心波长为1550 nm、转换长度仅为11 μm的情况下，实现了输入TE₀模到输出TE₁模的高效转换。模式转换效率为96.8%，串扰为-28.6 dB，插入损耗为0.78 dB。进一步对转换结构进行横向扩展，实现了输入TE₀模到输出TE₂模的高效转换。模式转换效率为91.3%，串扰为-14.3 dB，插入损耗为1 dB。若继续扩展，可获得其他高阶模。本器件及设计方法有望在薄膜铌酸锂波导多模光传输方向发挥优势，推动薄膜铌酸锂光子集成器件及回路的发展。

2019年新冠疫情席卷全球，给人类社会带来了巨大的影响和经济损失。AlGaN基深紫外发光二极管（DUV-LED）作为新型高效消杀器件，引起了学术界广泛的研究，其中，深紫外透明电极对提升深紫外LED的光电性能至关重要。采用一种新型的高透明度（>90%）铜基核壳结构金属纳米丝（Cu@metal NSs）电极，实现深紫外LED光输出功率近一倍的提升。基于深紫外LED的阵列排布及配光优化，集成制造了180 mW深紫外LED消毒灯模组，经生物实验验证，对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的灭活率大于99.99%。更重要的是，高功率消毒器械对新型冠状病毒表现出大于99.9%的灭活性能。本工作有望推动未来新型结构的深紫外发光器件制造及其高效消杀应用。

提出一种可重构微波光子混频器的设计与研究方案，该方案仅通过改变驱动信号和直流偏置电压，即可重构生成线性调频信号、变频信号或移相信号。其中，生成的线性调频信号具有三个波段，带宽最高可提高四倍；上、下变频信号可同时生成；获得的移相信号相位可在0~360°连续调谐。仿真结果表明，该方案可生成频率11 GHz和带宽2 GHz、频率18 GH和带宽4 GHz，以及频率29 GHz和带宽2 GHz的线性调频信号，脉冲压缩性能良好；可同时生成频率32 GHz的上变频信号以及8 GHz的下变频信号，电杂散抑制比高于30 dB；亦可生成0~360°相位连续可调的移相信号，且功率波动在0.1 dB以内，系统的无杂散动态范围达到114.1dB?Hz2/3。

基于轴锥镜和瑞利-索末菲矢量衍射理论，对无衍射光的产生及产生后的光场进行详细的理论分析。采用数值模拟对两束无衍射光的空间光场分布和轴上光强分布曲线进行仿真，基于锥镜加工工艺，对锥镜的锥角和第一、第二轴锥镜出射后的光束进行光场分析。结果表明：当第一轴锥镜的锥角小于第二轴锥镜时，出射光束在干涉重合区的光强为两部分光场的耦合叠加，并产生新的无衍射光束；反之，出射后的两束无衍射光不重合，继续保持各自的无衍射特性。其次，出射光束沿垂直于传输方向上的横截面上呈同心圆环分布，且同心圆环的半径随传输距离的改变而改变。从理论和模拟上均实现了两束无衍射光束的强度分布、光束分布及圆环环径的可调，这对无衍射光束应用于大尺度空间精密测量、粒子微操纵等领域具有重要的指导意义。

时空光涡旋由于其携带横向轨道角动量这一独特的性质引起研究人员的广泛关注，与普通涡旋光束相比，其能提供额外的自由度，这标志着对光场调控的水平能够达到更高的层次。以同时在时空域和空域均携带螺旋相位的时空-空域光涡旋为基础，数值模拟了时空-时空光涡旋和时空-时空-空域光涡旋。通常根据时空光涡旋中不同光涡旋之间共心的情形，通过引入参量来调控时空域光涡旋中心的位置，从而达到不同光涡旋之间不共心的目的，并数值模拟了偏心双光涡旋和偏心三光涡旋这两种物理模型。本研究丰富时空光涡旋的模式，并为其后续研究提供理论基础。

在实用化的高速量子随机数产生器的应用中，使用Toeplitz矩阵作为后处理方法提取量子随机数随机性已成为一种主要的技术路线。然而，Toeplitz矩阵更适合于硬件计算而不适合软件运算，通常需要搭建专门的现场可编程门阵列（FPGA）电路才能进行快速运算。基于自发辐射放大（ASE）的量子随机产生器，提出一种基于简单哈希函数的快速后处理方式。这种方式的时间复杂度仅为O（N），小于Toeplitz矩阵的O（NlogN），并且相对另一种常用的后处理方法，最低有效位（LSBs）后处理，具有更高的随机数提取效率。实验中由所提后处理方法计算得到的随机数已通过美国国家标准与技术研究所（NIST）随机性检测。

通过理论计算与量子计算模拟机模拟两种方法研究了波-粒量子行走的演化过程与性质。通过量子控制操作使量子行走中的行走者处于相对相位的波-粒相干叠加态。利用后选择操作实现了量子行走以相干和混合两种不同方式，从多路径相干的波的状态到无相干的粒子的状态的连续调控。由于量子的干涉性，相干和混合两种方式存在本质的区别，通过位置方差对两种方式的具体特征进行刻画。最后通过量子计算模拟机模拟了波-粒量子行走的演化过程。当行走者处于波-粒相干态时，通过一次测量能够同时观测到两个完全不同的性质。通过调节波-粒相干态的相对相位，可以实现对行走者扩散速率的控制。

为解决目前激光测距接收光学系统存在的难点，即系统在具有充足进光量的同时又要保证其低制造成本和轻小型化，基于拉格朗日不变量理论分析设计了一种大相对孔径接收光学系统。系统采用6片式伽利略型标准球面镜，使用光敏面直径为0.5 mm的雪崩光电二极管（APD）探测回波光信号，优化后的系统入瞳直径为50 mm，相对孔径为1∶0.9，系统总长为114.9 mm，拉格朗日不变量为125 mrad·mm，获得了较为充足的进光量的同时满足低成本小型化要求。为降低杂散光的影响，进一步设计了遮光罩及镜筒栅栏结构。杂散光模拟追迹结果表明，系统在20°~85°离轴角视场外的杂散光抑制可以达到激光测距系统要求。在接收光学系统拉格朗日不变量为125 mrad·mm的前提下，激光测距系统的测距量程在加入光学系统后综合提升了21倍，表明该接收光学系统具有较大应用价值。

针对室外大范围建图场景中激光里程计输出的运动轨迹漂移问题，在仅使用激光雷达构建里程计条件下，基于正态分布变换提出一种连续运动预测算法来提高点云匹配初始值估计精度，然后在点云匹配时使用帧与局部地图匹配代替帧间匹配，有效抑制了运动轨迹的漂移。仿真中采用Kitti数据集的2个不同场景进行验证，结果表明：所提的激光里程计改进算法，分别使运动轨迹的全局平均误差降低了27.93%、36.66%，其中三维运动轨迹竖直方向（Z轴）上的偏移最大值分别降低了70.29%、82.52%。所提的改进激光里程计有效抑制了运动轨迹漂移。

为探究近红外波段下气溶胶粒子的散射特性，基于离散偶极子近似法，对黑碳和硫酸盐气溶胶内混合核壳结构粒子及同种气溶胶粒子的2种假设结构的光学散射特性进行研究。编译构建以黑碳为核、硫酸铵为壳的核壳结构粒子模型，模拟计算特定入射方向的入射波长（875、1020、1640、2000 nm）下粒子的消光效率因子、散射效率因子、吸收效率因子、不对称因子及单次散射反照率随有效粒径的变化。数值计算结果表明：在同一入射波长下，随着有效粒径的增大，单核核壳粒子、二核团簇粒子、三核团簇粒子的消光、散射、吸收效率因子主要呈先增后减趋势，且3种粒子的散射、消光效率因子相差不超过10%。随着核粒子数增加，粒子结构半径增大，效率因子峰值后移。在4个波长下，多核团簇粒子的不对称因子平均比单核核壳粒子大0.1777、0.1960、0.2900和0.3131，而2种多核粒子的不对称因子平均仅相差0.096。在有效粒径相同的情况下，单核核壳粒子的单次散射反照率基本高于多核粒子，波长越大差异越明显。该研究结果可对复杂大气环境下气溶胶粒子的光学散射特性、污染物及气候效应监测等领域的分析提供一定的参考价值。

太赫兹光谱可表征晶体分子间弱相互作用，太赫兹光谱的非谐性机理为晶体宏观性质认知提供了微观基础。以2，6-二氨基-3，5-二硝基吡嗪（ANPZ）为对象，研究了温度作用下太赫兹光谱非谐性机理。通过光谱测量，获得ANPZ不同吸收峰的温度诱导非谐特性。通过密度泛函理论，对吸收的振动特性进行指认。对振动特性的分解结果表明：特定分子间氢键的软化是太赫兹光谱强非谐性的原因。进一步，基于声子和准简谐近似计算了ANPZ原子随温度的位移特性，并对上述分析结论进行了验证。研究表明：太赫兹光谱技术结合相关方法，可以深入分析温度作用下晶体内分子间氢键的响应规律，可为晶体宏观性质的认识提供科学分析手段。

为了满足信息化时代对信息加密安全性的要求，提出一种基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术的信息安全加密方法。使用常用的葡萄糖酸锌片和去离子水配制的水溶液在白纸上书写需要加密的信息，通过分析白纸和涂抹葡萄糖酸锌水溶液的白纸的LIBS光谱，发现Zn I在328.23 nm、472.22 nm和481.05 nm处的光谱线可以解读加密信息。通过扫描获得载有加密信息的白纸上不同位置处的LIBS光谱，并进一步通过去除基线、归一化和光谱叠加提高光谱强度空间分布的对比度，使得加密信息较清晰完整地被解读出来。实验结果表明，该方法通过生活中常用的葡萄糖酸锌片，实现了高效隐藏信息提取，具有安全性高、成本低和制作便捷等优点，为LIBS在信息加密领域提供了新思路，具有一定的潜在应用价值。

耐热钢微观组织及机械性能会随着服役过程发生退化，对老化状态的实时快速监测对安全运行及生产具有重要意义。基于便携式激光诱导击穿光谱（LIBS）设备对获取的T91光谱特征进行降维并优化了老化等级评估模型，实现了对T91耐热钢老化等级的快速诊断。分别采用主成分分析与线性判别式分析（LDA）的降维方法，对光谱特征进行优化精简。而后基于降维后的数据，进一步采用K最近邻算法和支持向量机（SVM）算法来建立金属老化等级评估模型，讨论了建模关键参数选择对模型性能的影响。结果表明，经过LDA降维的光谱数据能实现更好的聚类分布，可有效提高评估模型的准确率。同时，应用LDA-SVM模型能获得最高的老化等级评估准确度，达94.58%。所采用的模型建模方法可有效实现基于便携式LIBS的T91耐热钢老化等级评估。

为了研究室内二氧化碳（CO₂）体积分数变化以及其与人类活动之间的关系，设计了一种开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）传感系统对室内CO₂体积分数进行监测。采用中心波长为2004 nm的分布式反馈（DFB）激光器作为激励光源测量CO₂的R（16）特征吸收线。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法拟合测量光谱，实现体积分数测量免定标。与商用XENSIV^TMPAS二氧化碳传感器进行对比测量，二者的相关度R²达到0.89。结果显示，室内CO₂每日体积分数均值为4.63×10^-4，略高于室外的CO₂体积分数，并且一天内波动范围在3.86×10^-4~5.66×10^-4之间。室内CO₂体积分数受通风情况和室内人员活动的影响，其每日体积分数变化趋势与人员工作时间高度相关。在人员密度为0.005 人/m³的情况下，测量得到CO₂体积分数的增长速率为2.3×10^-5 h^-1。因此，人员拥挤的室内环境应及时通风，以防止体积分数过高的CO₂引起不适。

最近阿秒钟实验中的隧穿延迟现象引起了人们对电子隧穿过程的非绝热性和隧穿时间的讨论。在强场条件下电子的隧穿延迟通常可以用Keldysh参数来预测，然而在少周期含包络正交偏振双色激光场作用下，Keldysh参数对隧穿延迟时间的预测与数值模拟结果不符，此时电子隧穿初始动量与隧穿过程中消耗的能量是影响隧穿延迟现象的重要因素。因此，有必要对上述激光场作用下两种因素对瞬时电离概率的影响进行讨论。通过改变正交偏振双色激光场强比以及相位差的方式，将它们对隧穿延迟时间的影响差异化，实现了对隧穿延迟时间的调控。最后，通过比较两者随电离时间的变化规律确定了少周期含包络正交双色激光场中隧穿耗能在隧穿延迟时间影响因素中的主导地位。这些发现有助于量化分析非绝热隧穿延迟时间，并为调控超快非绝热隧穿电离过程提供新思路。

The immunity of topological states against backscattering and structural defects provides them with a unique advantage in the exploration and design of high-precision low-loss optical devices. However, the operating bandwidth of the topological states in certain photonic structures is difficult to actively tune and flexibly reconfigure. In this study, we propose a valley topological photonic crystal (TPC) comprising two inverse honeycomb photonic crystals, consisting of hexagonal silicon and Ge₂Sb₂Te₅ (GST) rods. When GST transitions from the amorphous phase to the crystalline phase, the edge band of the TPC appears as a significant redshift and is inversed from a"∪"to an"∩"shape with topological phase transition, which enables active tuning of the operating bandwidth and propagation direction of topological edge states. Both the topological edge and corner states in a triangular structure constructed using TPCs can be simultaneously adjusted and reconfigured via GST phase transition, along with a change in the group number of corner states. Using the adjustability of topological edge states and electromagnetic coupling between two different topological bearded interfaces, we develop a multichannel optical router with a high tuning degree of freedom, where channels can be actively reconfigured and their on/off states can be freely switched. Our study provides a strategy for the active regulation of topological states and may be beneficial for the development of reconfigurable topological optical devices.

The use of light-induced micro-motors or micro-propellers, showcasing non-contact and non-damaging characteristics, is garnering increased attention in biomedical, micro-machine, and environmental fields. The High-order Poincaré (HOP) beam, as a vector beam, provides a controllable driving force with adjustable orbital angular momentum and spin angular momentum. In this study, we present the spin of a self-assembled micro-propeller structure propelled by the HOP beam, enabling flexible control over rotation velocity and direction. Our findings reveal that modifications to the total angular momentum of the driving beam field or alterations in the micro-propeller blade structure can influence rotation velocity. This research offers an efficient and versatile approach for applications in optical micromanipulation and micromachinery.