海洋与大气交换的CO₂通量是研究海-气之间碳循环过程及海洋酸化问题的重要指标, 其估算方法主要依赖于海水中CO₂的测量。 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)作为一种常用的气体浓度检测技术, 因其具有较好的环境适应性、 选择性和较高的灵敏度, 亦可发挥出水中溶存气体原位测量的潜力。 为验证将TDLAS技术应用到海洋中溶存CO₂原位探测的可行性, 将渗透膜脱气技术与实验室研发的TDLAS气体探测样机相结合, 实现了海水中溶存CO₂的原位探测。 为适应水下的复杂环境, 样机整体被设计为铝合金密封舱结构, 具有良好的密封性、 耐压性与耐腐蚀性。 激光光源采用中心波数位于4 990 cm^-1的DFB激光器, 其波数扫描范围为4 992~4 994.5 cm^-1, 可覆盖CO₂在4 992.51和4 993.74 cm^-1的相邻两条吸收谱线。 渗透膜采用具有优秀耐压性与透气性的Teflon AF-2400 X, 可满足样机在深水区长期探测的目的。 为兼顾较高探测灵敏度与较快响应速率双重指标要求, 样机采用了一种小型化多次反射式气体吸收池, 有效吸收光程可达8 m, 内部仅需气体量24 mL, 具有良好的吸收特性。 在实验室对样机进行校正实验, 使用样机对5种不同浓度(202.8×10^-6, 503×10^-6, 802×10^-6, 1 006×10^-6和2 019×10^-6)的标准CO₂气体进行测量, 测量值与实际值的线性相关度R²高达99.94%, 最大相对误差小于8%, 减小了样机误差对测量值的影响。 为评估样机长时间工作的稳定性, 使用样机对浓度为802×10^-6的标准CO₂气体进行了30 min的连续测量, 平均测量浓度为802.6×10^-6, 其波动范围仅为10×10^-6, 样机精度约为0.5%, 可满足水中溶存气体探测的要求。 选取水深3米的近海码头进行试验, 成功获得了24 h水中CO₂的典型吸收光谱及浓度时间序列测量结果, 验证了样机水下工作的能力与稳定性。 通过在东海海域五处不同深度的区域进行现场试验, 成功获取溶存CO₂的典型吸收光谱, 证明了结合渗透膜脱气技术的TDLAS探测样机在30 m以浅水域的工作适应性。

提出了采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长无Ga且应力平衡的InAsP/InAsSb超晶格，并探索了其作为红外吸收材料的可行性。首先采用k·p理论计算了InAsP/InAsSb超晶格的带隙，发现其波长调节范围可以从中波红外到长波红外。然后通过MOCVD技术在InAs衬底上生长了InAs_0.8P_0.2/InAs_0.7Sb_0.3超晶格。XRD测试结果表明，InAs衬底峰与超晶格零级卫星峰的失配仅61"，即基本实现应力平衡；AFM测试材料表面形貌显示5 μm×5 μm范围内均方根粗糙度为0.4 nm；低温PL光谱显示较强的发光，峰位于3.3 μm的中波红外波段，接近设计值。这些结果表明采用MOCVD生长应力平衡的InAsP/InAsSb超晶格作为红外探测材料具有较好的可行性和实用性。

210~250 nm的紫外波段（K波段）是分析物质分子结构的重要波段，包含2个共轭双键的分子在这一谱段内具有较强的吸收峰。为实现这一波段激光信号连续可调谐高功率输出，以TEM₀₀模Nd：YLF 527 nm激光作为泵浦源，采用光栅选频的直腔结构，实现了钛宝石激光连续可调谐输出。通过二倍频、四倍频，实现了210~250 nm的紫外激光输出，在220 nm处得到最大稳定输出功率85 mW，在230 nm处获得四倍频最大转换效率33.3%，是进行紫外吸收光谱分析的优质光源。

以熊猫保偏光纤为研究对象，在使用甘油和去离子水配制匹配液的基础上，采用非相干平行光源背投光的方法实现了保偏光纤轴观测的高精度可视化。通过将旋转电机与成像系统相结合，在Labview平台上实现直接观测并实时提取含有保偏光纤偏振轴的光强分布信息。通过计算机处理光强分布进一步得出特征区与偏振轴角度的关系，从而实现保偏光纤偏振轴与观察面的实时夹角判别。采集信息经过归一化与二维小波算法重构图像边缘后进一步提高了定轴技术的准确性，偏差率优于1.32%，定轴精度可达±0.3°。

本文介绍了一种赫兹级响应速率的光腔衰荡光谱探测大气痕量气体的检测技术。将100 MHz正弦波调制信号加载在电光相位调制器上产生边带，用混频器提取载波与边带通过3 m气体吸收池后拍频所产生的一次谐波作为误差信号，实现了1 572 nm分布式反馈激光器对于二氧化碳气体分子6 361.25 cm^-1处超精细跃迁线的频率锁定。采用波分复用方法对空腔衰荡时间和有气体吸收时的衰荡时间进行同时测量，在330 mm光学谐振腔上得到了4.82×10^-10 cm^-1的系统检测限。在较大的二氧化碳浓度范围内，系统具有良好的线性响应，线性相关系数大于0.999 9。系统长时间的观测结果与Picarro商用仪器的数据高度吻合，二者偏差小于1.0%。该系统论证了一次谐波锁定激光频率至分子超精细跃迁线并用于光腔衰荡光谱系统实现快速痕量气体检测的可行性。

随着科技的不断发展, Si₃N₄陶瓷在航空、机械、生物医疗等高新领域发挥着越来越重要的作用。本工作采用包覆助烧剂Al₂O₃-Y₂O₃后的Si₃N₄粉体为原材料, 利用数字光处理(Digital light processing, DLP)技术成功制备出Si₃N₄陶瓷, 并系统研究了浆料固相含量对Si₃N₄陶瓷浆料、DLP成形Si₃N₄陶瓷素坯和陶瓷性能的影响。研究表明, 浆料固相含量低于40.0% (体积分数)时, 浆料在30 s^-1剪切速率下的粘度均小于2 Pa·s, 可用于DLP成形。在这种情况下, 浆料的单层固化深度随浆料固相含量的增加而减小。随着浆料固相含量的增大, DLP成形Si₃N₄陶瓷的相对密度和抗弯强度先升高后降低。固相含量为37.5% (体积分数)的样品获得最大的相对密度和抗弯强度, 分别为89.8%和162.5 MPa, 较固相含量为32.5% (体积分数)的样品分别提升了10%和16%。本研究通过对陶瓷浆料性能的优化, 提升了DLP成形Si₃N₄陶瓷的性能, 为Si₃N₄等非氧化物陶瓷光固化成形奠定了实验基础。