设计了一种适用于极寒温度(-70℃)条件的耐低温的特种光纤，其结构包括纤芯层、内包层、凹陷包层和外包层.研究了光纤芯层/内包层的相对折射率差与弯曲损耗之间的关系，对比了不同涂覆层模量厚度和对光纤微弯损耗的影响.优化光纤拉丝工艺，获得了一种可长期应用于-70℃极寒温度下，在1 550 nm、1 625 nm波段处附加损耗低于0.01 dB/km的石英光纤.本文研究工作为耐极寒光纤、光纤复合架空地线的制备及产业化提供了可靠的理论与实验依据.

采用功能性近红外光谱成像(fNIRS)研究了警觉度的变化规律。通过10通道fNIRS技术采集了12名受试者前额部位的氧合血红蛋白(HbO)信号、脱氧血红蛋白(Hb)信号, 并记录下实验中受试者的行为学数据。结果表明：可以根据主观量表评分和行为学数据将受试者的警觉度标注为3个水平, 前30 min为高警觉度水平, 中间30 min为一般警觉度水平, 后30 min为低警觉度水平；此外, 前额左侧的第2通道以及右侧的第9、7、8、6通道对警觉度变化的敏感度较高；在支持向量机模型下, 12名受试者的警觉度三分类正确率为76.9%。本研究验证了fNIRS在警觉度检测上的可行性, 并指出了对警觉度变化敏感脑区的位置, 为警觉度的实时监测提供了新的思路。

为研究采用功能性近红外光谱（fNIRS）技术评估不同情绪状态下操作者脑力负荷（MWL）的可行性，为开展以MWL评估为基础的操作者功能状态（OFS）评估提供技术支持，进行了多种情绪刺激下的图片n-back任务实验，包括负性、积极和中性三组情绪。采用任务绩效、主观量表和fNIRS生理测量等方法采集16名参试者的实验数据。任务绩效和主观状态评分均表明参试者MWL在外部因素影响下发生变化。从fNIRS信息中提取了时域、频域和非线性域共380个生理特征作为OFS评估模型输入，采用支持向量机作为分类器，建立了MWL评估模型。评估模型采用中性情绪刺激下的任务数据作为训练数据，积极情绪和负性情绪刺激下的实验数据作为测试数据，分别取得了92.49%、75.90%和79.99%的平均分类正确率。通过实验数据分析，验证了任务负荷和情绪刺激能够有效影响操作者MWL的实验假设，证明了采用fNIRS技术建立多种情绪状态下MWL评估模型的可行性，为开展复杂任务情况下以MWL为基础的OFS评估提供依据。

利用功能性近红外光谱(fNIRs)技术实现了对不同情绪状态的识别。采集了15名受试者在6种情绪种类图片刺激下的fNIRs信号以及唤醒度、愉悦度评价数据。为了实现对受试者情绪状态的分类评估，采用支持向量机(SVM)和基于支持向量机的递归特征筛选(SVM-RFE)算法来筛选参数并设计情绪状态的分类器。结果表明在多种情绪种类图片刺激下，受试者出现了显著的功能响应曲线，并且在唤醒度、愉悦度和情绪种类三个分类目标上分别实现了81%、78.78%和68%的平均分类正确率。同时发现唤醒度和愉悦度的敏感特征主要出现在眶额叶皮层和背外侧皮层，且近似熵是反映情绪状态变化的有效指标。因此采用fNIRs能够基本实现对人体情绪状态的识别。

认知神经科学的快速发展，使得各种生理参数的客观测量得以实现，其中功能性近红外光谱(fNIRS)是一种新兴的脑成像方法，可以检测经过人体皮肤组织的血液动力学指标，包括含氧血红蛋白(HbO)、脱氧血红蛋白(Hb)和总血红蛋白(tHb)含量。心电图(ECG)、呼吸波(RSP)则是常用的生理参数检测方法。研究目的是尝试利用fNIRS 方法测得心率(HR)和呼吸率(BR)特征，利用时域形态学特征法、频域带通滤波法以及小波分解与重构方法提取心率及呼吸率，并与ECG、RSP 真实信号的HR(77.0199)、BR(22.9153)进行对比。结果发现三种方法均可从fNIRS 信号中提取出HR 信号，其中用频域带通滤波器方法得到的HR 为76.8807，偏差最小为-0.1392，利用相同方法提取的BR 为21.7039，偏差为-1.2114。基本实现了从fNIRS信号中提取心率和呼吸率的目标。

功能性近红外光谱(fNIRS)成像是一种新兴的光学脑成像技术.已有大量基于fNIRS 简单任务脑力负荷评估方面的研究,但当实验任务从单一简单任务变化为复杂综合任务时,相应方法不能直接简单套用.借助于fNIRS技术,通过复杂任务特征分解的思路进行尝试,研究大脑皮层血氧情况随复杂任务各任务特征的变化规律,为fNIRS评估复杂任务脑力负荷等研究提供思路和基础.结果发现：前额叶大脑皮层(PFC)区域的含氧血红蛋白(HbO)对复杂度、时间压力和有无控制三种任务特征的变化均有较高的激活程度响应；视觉皮层(VC)区域的HbO 对不同时间压力任务特征导致的任务难度变化有较高的激活程度响应,但对不同复杂度和有无控制特征的激活程度响应较低；运动皮层(MC)区域HbO 对有无控制输出特征有较高的激活程度响应,对不同时间压力特征的激活程度响应较弱.

针对当前工业监控系统等光电成像设备中越来越多的采用自动光圈作为调光方法,根据自动光圈控制原理设计了一种自动光圈控制电路,该电路具有结构简单、成本低和可靠性高等特点,通过实验验证,设计的电路能够满足光圈根据外界光照度的变化,快速自动调节大小的要求,保证镜头中进入合适的光通量,避免了图像在亮背景下灰度层次的损失,解决了因光线强弱变化造成显示器图像闪烁的现象,能够使CCD适应外界景物亮度变化,获得最佳的画面效果。

为了设计贴近部队轻**射击训练的模拟系统, 基于激光调制技术, 结合TSOP34838芯片作为光电接收器件设计了仿真靶。使用滤光薄膜解决普通激光器光斑过大的问题, 通过阵列式多路信号检测的方法简化了系统硬件设计, 实现了多路数据信号快速简单的采集, 通过设置振动传感器识别脱靶情况并增加了模拟训练的逼真度。结果表明, 该系统使用无线通信方式, 具有操作简单、稳定性高、细节处理得当、实用性较强等优点。

为设计更具实用性的轻**射击训练激光模拟系统，解决现有系统弹着点坐标信号采集结构存在的不足。基于激光调制技术，提出阵列式多路调制激光信号采集的方法，设计了一种二极管线与方式的信号采集结构，使用横纵两条总线来确定一个弹着点的坐标，旨在实现实时精确报靶的同时降低系统复杂程度。并结合接收芯片的响应阈值使用滤光薄膜控制激光光斑的有效半径，解决普通激光器远距离处光斑过大的问题。