微藻工厂化养殖为天然碳水化合物、 蛋白质等生产提供了重要途径, 但较高的养殖成本始终是限制微藻大规模商业化发展的瓶颈之一。 由于微藻生长速度很快且其胞内代谢信息时刻都在发生变化, 开发快速无损的微藻生长代谢监测手段用以实时获取微藻生产过程中感兴趣指标变化信息, 可以据此及时调整培养条件, 保障微藻高效优质生产。 关于微藻生长代谢信息快速无损检测的研究多集中在微藻油脂及其特性、 色素等方面, 对于同作为微藻重要营养成分的碳水化合物、 蛋白质等却少有报道。 本研究以斜生四链藻（Tetradesmus obliquus）为研究对象, 利用可见/近红外高光谱成像（HSI）技术结合化学计量学方法, 提出基于HSI的微藻碳水化合物和蛋白质反演判别方法。 对比研究标准化（autosacling）、 标准正态化（SNV）等12种预处理方法对原始高光谱数据的处理效果; 采用竞争自适应重加权采样算法（CARS）、 区间随机蛙跳算法（iRF）和模拟退火算法（SA）进行特征波段选择; 结合多元线性回归（MLR）、 偏最小二乘（PLS）、 支持向量机回归（SVR）以及随机森林回归（RFR）对微藻生物量、 碳水化合物和蛋白质含量进行反演判别。 结果表明, 斜生四链藻生物量预测模型采用矢量归一化（VN）预处理方式结合CARS-MLR算法效果最优, 决定系数（R2p）为 0.967, 剩余预测偏差（RPD）为6.212; 碳水化合物的最优预测模型为原始光谱（raw）结合iRF-RFR算法, R2p和RPD分别为0.995和36.156; 蛋白质判别模型采用WT预处理结合SA-RFR算法构建的效果最佳, R2p和RPD分别为0.909和10.116。 基于优化模型和HSI技术对藻液中各组分的空间分布及丰度进行了可视化展示。 研究结果有望为微藻工厂化养殖过程中生长信息的快速无损获取提供理论参考和技术支撑。

提出了一种测量渐进多焦点镜片屈光度的方法，可用于精确测量大量程的单焦点镜片和渐进多焦点镜片的屈光度。基于泰伯干涉仪法研究镜片屈光度的测量原理，推导出最优屈光度测量公式，针对-8~8 D范围量程设计了泰伯干涉仪的主要参数，主要参数分别为光栅周期、光栅夹角、光栅间距。构建了移相式泰伯干涉仪测量系统，采用基于靶面坐标系和光栅坐标系的标定方法，并使用五步移相算法对莫尔条纹进行求解。对多种屈光度和渐进多焦点镜片进行多次实验测量，数据结果表明其测量误差优于0.1%。

光声显微镜结合了光学成像的高分辨率和声学成像的组织穿透深度，在生物医学领域有着广泛的应用。随着技术的发展，其小型化系统有着新的发展机遇。然而，传统光声显微镜的光路受超声换能器的不透明影响，声-光共聚焦扫描需要复杂的模块，不利于光声系统的小型化发展。提出了基于透明超声换能器的光声显微镜，自主制作了7 MHz透明超声换能器，实现了小型化、低成本、大视场的同轴共焦成像模式。实验结果表明：基于透明超声换能器的光声显微镜，横向分辨率为18.0 μm，信噪比高达38 dB，成像范围可达16 mm×16 mm。对小鼠鼠耳皮下血管的成像实验验证了系统具有成像生物组织网络的能力。

镉配合物因其独特的结构及性质而被广泛应用于光学、医药、化学等领域, 水热法因其溶剂清洁、操作简单等因素是目前合成配合物方便有效的方法之一。本文以2,6-双(2-吡嗪基)-4,4′-联吡啶(L)、对苯二甲酸和CdCl2·2.5H2O为原料, 运用水热合成法合成了配位化合物［Cd2(L)2(bdc)(H2O)4］(bdc), 用X射线单晶衍射技术、红外光谱分析等手段对所合成配合物进行了结构和发光性质的表征。研究发现: 配合物［Cd2(L)2(bdc)(H2O)4］(bdc)属于三斜晶系, P1空间群, 晶胞参数为a=1.002 78(17) nm, b=1.044 25(17) nm, c=1.274 8(2) nm, β=78.559(2)°, 且具有良好的荧光性能。

提出了一种精确求取莫尔条纹局部倾角的图像处理方法,可用于求解在渐进多焦点镜片屈光度测量中出现的莫尔条纹局部倾角。研究了实际采集到的条纹图片特性,分析了理论推导时假设测量条件与实际测量条件的矛盾,进一步探究表明实际测量所需的莫尔条纹角度实质上是基于条纹相位场而非强度场。在此基础上,提出了基于相位拟合求取条纹局部角度的方法,该方法首先通过移相得到莫尔条纹的相位,然后对相位进行泽尼克多项式拟合,得到相位的多项式表达,最后通过求解多项式对两个方向的偏导数,计算出相应位置的条纹角度。理论分析和仿真结果表明,该方法能够避免背景光和光源振幅分布不均的影响,对条纹噪声和条纹周期变化不敏感,角度求取精度可达到0.2°。

本文提出了一个由高品质光学腔,机械振子和金属纳米颗粒组成的腔光力学系统。一束强的泵浦光和一束弱的探测光同时作用于该系统。数值分析结果表明:在泵浦光的驱动条件下,系统对探测光的透射谱上会出现光力学诱导透明现象。该透明窗口的宽度由金属纳米颗粒和光腔之间的耦合强度决定。随着金属纳米颗粒和光腔之间的耦合强度的增强,该透明窗口会变窄,探测光的群延迟时间也会增大。我们分析了这些光学性质的变化原因,并给出了物理解释。