土壤全氮是重要的养分指标, 利用高光谱技术研究并构建砂姜黑土全氮含量高光谱估测模型, 为作物施肥及发展精确农业提供参考。 尝试研究离散小波估测土壤全氮含量的可行性, 以河南省商水县不同小麦氮肥处理为试验区, 采集100份0～20 cm的砂姜黑土, 土壤样本风干并经研磨过筛等处理后, 在实验室暗室内采集光谱。 利用含量梯度法, 将总样本（100个砂姜黑土）划分为建模集75个和验证集25个。 将原始光谱进行一阶导数变换, 并对一阶导数光谱分别进行相关分析和离散小波变换, 同时结合支持向量机和K邻近算法构建高光谱土壤全氮估测模型。 系统分析了原始光谱和一阶导数光谱的单波段与土壤全氮的相关性, 结果表明, 经一阶导数变换后的光谱与土壤全氮有更好的相关性, 在1 373 nm处相关系数达到最高为0.84。 利用离散小波算法对一阶导数光谱进行最佳母小波和分解层次选择, 结果显示, 经sym8函数分解的小波系数能较好的重构土壤全氮光谱信息, 进一步基于分解层L1—L11的低频系数分别建立支持向量回归和K邻近回归土壤全氮含量估测模型, 比较全部估测模型, 以分解层L5的低频系数结合K邻近构建的模型最优, 建模决定系数为0.90, 均方根偏差为0.09 g·kg-1, 相对分析误差为3.78, 验证决定系数为0.97, 均方根偏差为0.05 g·kg-1, 相对分析误差为4.30。 同时与全波段和经相关分析后挑选出的敏感波段作为输入构建的模型进行比较, K邻近模型精度提高了3.2%和9%, 支持向量机模型精度提高了6.7%和11.6%。 研究结果表明一阶导数变换与离散小波技术可有效减少噪声影响, 提高土壤全氮含量的估测精度, 又实现了光谱数据降维, 简化了模型复杂度, 为砂浆黑土全氮含量的精确估测提供参考。

基于光学频率梳的双光梳光谱技术(DCS)集高分辨率、高灵敏度、宽光谱覆盖和快速测量等优势于一身; 近年来, DCS发展迅速, 新原理、新方法、新技术和新应用不断涌现, 极有必要对其发展现状进行系统梳理, 对其未来发展趋势进行客观述评。为了给相关科技人员在把握DCS发展全貌时提供参考, 从光梳出发, 以异步光学取样原理与噪声特性为主线, 对DCS的测量原理、实现方案、性能指标、应用技术、仪器化, 以及未来可能的发展趋势进行综合述评与预测。

提出了一种基于商售光纤构建的适用于精密光谱光频梳应用的100 MHz重 复频率色散管理孤子光纤激光器的设计方案。通过采用低负色散光纤调控重复频率、高正色散光 纤增大腔内脉冲呼吸比,构建了重复频率为108 MHz、中心波长为1550 nm的 基于正色散掺铒光纤的色散管理孤子光纤激光器,该激光器腔内净色散为－0.0023 ps2,直接输出脉冲宽度为70 fs,经 光纤压缩后脉冲宽度为48 fs, 且脉冲中心波长处在1550 nm。

提出了一种基于飞秒光纤激光器的光频率梳设计与研制技术。设计与研制出脉冲宽度为55 fs、频率为210 MHz的色散管理孤子锁模掺铒光纤激光器, 并优化设计了啁啾脉冲光纤放大链路; 由负色散高非线性光纤产生了频率范围为1080~2320 nm的倍频程超连续谱, 经f-2f(f为频率)自差拍检测出信噪比达32 dB的载波包络偏移频率; 通过将重复频率的4次谐波和载波包络偏移频率锁定到商用铷原子钟, 实现了对光频率梳的高精度锁定。测量结果表明, 1 s计数门控时间下的重复频率和偏移频率标准偏差分别为0.65 mHz和1.76 mHz, 100 s采样时间下的Allan偏差分别为1.74×10-13和1.80×10-11。这种光纤光梳可望满足光频计量、光梳光谱、时频传递和微波产生等领域的应用需求。

通过实验实现重复频率为168 MHz、中心波长为1040 nm、输出功率为270 mW的全正色散耗散孤子锁模光纤激光器；利用双包层掺Yb光纤对其进行放大，最大输出平均功率可达12 W。通过放大脉冲抽运高非线性光子晶体光纤(PCF)，最终获得光谱范围为600~2000 nm、输出功率为9.14 W的超连续谱，并对放大的皮秒脉冲产生超连续谱过程和机理进行定性解释。