由于近红外光对于大多数生物样品具有较高的穿透深度, 因此近红外光谱技术广泛用于生物医学、化工、食品安全以及农产品等领域的无损检测, 但是多局限于生物样品的光学性质测量, 即光吸收测量.利用最新研制的近红外光扩散相关谱系统和采用脂肪乳作为生物样品的替代物, 同时测量了国产30%脂肪乳的光学特性和动态特性, 约化散射系数约为303 cm-1, 吸收系数约为0.037 cm-1, 30%脂肪乳稀释为0.85%(体积比)浓度后的布朗扩散系数约为8.40×10-9 cm2/s, 根据Stokes-Einstein关系可推算出脂肪乳的颗粒半径约为253 nm; 研究了脂肪乳随时间演化特性, 在七天时间内约化散射系数上升106%, 布朗扩散系数下降到63%, 研究表明利用近红外扩散相关谱系统的光强衰减可以获得生物样品的光学特性(约化散射系数和吸收系数), 利用光强随时间的波动可以获得生物样品的动态特性(布朗扩散系数), 因此能够更加准确的测量生物样品的性质变化, 为生物样品检测提供一种新的技术手段.

共振非弹性散射(RIXS)是一种研究分子、材料的电子结构的X射线光谱技术，其对光源、光谱仪都有着极为苛刻的要求。掌握先进RIXS光谱仪设计思想、使用方法、性能等对未来研究均具有重要意义。通过探究其设计思想，从光程函数理论方式出发并计算变间距光栅参数，逐一分析各像差项对最终成像结果影响；开发可见激光的非接触式测量方式测量电机编码与光谱仪部件角度关系，并验证该方式的有效性；在同步辐射实验站直接使用同步辐射X射线，对光谱仪成像分辨率进行标定，掌握光谱仪工作性能；最终将SHADOW模拟数据与实际探测数据进行对比，表明光谱仪安装调试满足设计及实验要求。

相关滤波器在视觉目标跟踪中得到了广泛应用, 针对复杂场景下目标跟踪容易出现跟踪漂移的问题, 以及现有多尺度跟踪算法计算量大的问题, 本文提出一种实时的多尺度目标跟踪方法。首先由时空上下文模型输出目标位置置信图完成目标定位, 再在尺度空间上训练相关滤波器完成目标尺度估计, 最后基于目标位置和尺度提出了一种新的时空上下文模型更新机制, 避免了模型更新错误。实验表明: 该方法在尺度变化、局部遮挡、目标姿态变化等情况下均能完成鲁棒跟踪, 跟踪正确率较原始时空上下文跟踪算法提高了 38.4%。

在研究超强激光与物质相互作用中, 研究的焦点通常需要高质量的光源来诊断动态物质的结构。为了获得高亮度、准单能和高对比度X射线光源, 改变物质及其结构来增强吸收激光能量和提高激光X射线的转换效率。利用多孔结构原理, 设计了直径为200 nm、密度为铜70%的纳米铜靶。在中国工程物理研究院激光聚变研究中心星光-Ⅲ激光装置上进行实验, 作用于靶表面的飞秒激光强度大于2×1018 Wcm-2, 利用单光子计数型X射线CCD测量了Ka 特征X射线, 获得的Ka光子峰值产额达到了3.6×108 photons·sr-1·s-1, X射线最大转换效率达到0.008 68%, 是平面铜靶转换效率的1.2倍。实验表明纳米须结构能够有效增强飞秒激光的能量吸收, 增强了超强激光转换成电子和X射线的转换效率。

研制了一种全新结构的可见光条纹管。该条纹管采用全新的电子光学系统、高气密性金属陶瓷管壳结构、高传输带宽偏转系统, 最终实现了5 ps的时间分辨率、34 lp/mm的静态空间分辨率等关键指标。该条纹管在超快探测领域具有广阔的应用前景, 可用于实现超高时间分辨率、较高空间分辨率的探测。

利用多孔结构原理,研制了厚度为100 μm、孔隙率为70%的纳米多孔铜靶,密度比为固体铜的30%。实验在中国工程物理研究院“星光Ⅲ”激光装置飞秒激光束上进行,激光功率密度大于1.6×1018 W/cm2,脉宽为30 fs。利用16 bit单光子CCD获取了X射线能谱,测得铜Kα线光子产额为2.9×108 photon·sr-1·s-1,转换效率为0.008 38%。与压制加工的平面Cu靶相比,多孔结构靶的X射线产额约为平面靶的1.8倍,表明纳米多孔结构能够有效增强飞秒激光能量吸收,提高超热电子和X射线转化效率。

以傅里叶变换极限脉冲作参考脉冲，利用单次测量分析法对复杂的皮秒脉冲进行测量,用窗口傅里叶变换代替傅里叶变换对干涉条纹进行时间-频率分析，直接提取出复杂脉冲的啁啾特性或光谱成分，将光谱图中的功率密度S(ω, t)沿ω轴求和重建脉冲的时域包络.分别用该方法和传统频域干涉测量法测量一个线性啁啾脉冲和一个复杂脉冲.结果表明，该方法可实现复杂整形脉冲的实时测量，且时间分辨率为70 fs.

液晶空间光调制器的离散型相位调制和像素间隙是4f脉冲整形系统的主要失真原因，基于以上因素的分析，建立了完善的4f脉冲整形系统数学模型，数值模拟了不同相位调制变化率、不同像元尺寸、不同间隙尺寸以及不同色散关系下的离散型相位调制和像素间隙导致的失真情况。模拟结果表明：离散型相位调制会导致整形脉冲中出现副本脉冲，相位调制变化率越大或像元尺寸越大均会导致这种副本脉冲越强，输出目标脉冲失真越严重；像素间隙也会导致整形脉冲中出现副本脉冲，间隙尺寸越大会导致这种副本脉冲越强，输出目标脉冲失真越严重；两种副本脉冲均呈等间隔分布，其周期由每个像元对应的频谱宽度决定，非线性光谱色散会使副本脉冲啁啾化且强度变小。

为了探讨不同缺血时间的大鼠脑组织在0.4THz～0.95THz频段内的吸收特征，采用线栓法制备大鼠脑缺血模型，利用透射式太赫兹时域光谱仪对缺血大鼠脑组织进行检测，并进行了理论分析和实验验证，取得了缺血大鼠脑组织在0.4THz～0.95THz频段内吸收系数。结果表明，缺血时间不同的脑组织对太赫兹波呈现出各异的吸收特性，这是由缺血所致脑损伤级联反应中的兴奋性氨基酸、无氧呼吸所产生的乳酸等中间产物以及钙离子超载导致一氧化氮大量合成所造成的。这一结果对于研究缺血脑损伤的病理机制具有一定的指导作用和应用价值。