通过分析大气中CO₂的超精细吸收光谱来选择适合宽谱大气CO₂浓度探测的红外激光波长，为研制宽谱红外激光雷达提供了依据。宽谱红外激光雷达的光谱范围远大于普通差分吸收激光雷达的光谱范围，不需要较高的锁频技术，能够避免差分吸收激光雷达由于在on 波长处偏移引起的测量误差。对比大气中水汽的吸收光谱、超辐射发光二极管(SLED)的发光光谱，以及铟镓砷(InGaAs)红外探测器的响应光谱，可以在理论上确定满足大气CO₂ 浓度探测的宽谱红外激光中心波长约为1572 nm，波长范围约为1568~1575 nm。通过设计实验装置，得到中心波长为1571 nm，波长范围为1564~1578 nm，输出功率约为0.01 mW 的宽谱红外激光。该波段宽谱红外激光避开了大气中水汽吸收的影响，而且模块简单、容易实现，对实现利用宽谱红外激光雷达探测大气CO₂浓度分布有一定的帮助。

基于大气中CO2的超精细吸收光谱，利用超辐射发光二极管和掺铒光纤放大器来构建一种用于高精度大气CO2 浓度探测的宽谱红外激光源，其光谱范围远大于普通差分吸收激光雷达的光谱范围，能够实现宽谱探测技术的要求，而且不需要较高的锁频技术，避免了差分吸收激光雷达技术由于在on 波长处偏移引起的测量误差。实验结果表明，最终得到的宽谱红外激光源中心波长约为1584 nm，光谱有效范围为1564~1604 nm，输出光功率可达到2 W 以上，光纤放大器对该范围内光放大的最大增益可达34 dB 以上。该激光光源具有体积小、功率大、成本低和携带方便的优点，对实现利用宽谱红外激光雷达探测大气CO2浓度分布有一定的帮助。

报道了基于圆柱型光子晶体自准直效应的低功耗Fabry-Perot干涉仪。该干涉仪是在二维光子晶体中引入两排线缺陷构成的。引入的线缺陷具有高反射率和低透射率。在自准直频率范围0.187c/a~0.201c/a,线缺陷的透射率介于20.77%~40.65%。利用时域有限差分方法对FPI的透射谱进行研究,结果表明对两排缺陷的间距d即使进行微小的扩大也会引起透射峰向低频移动,透射谱的自由光谱范围和透射峰的频率随着d的增大而变小,透射谱的半高宽会随着线缺陷的反射率的提高而逐渐变小。

采用直接光强调制的方法, 建立了一种新型有机电致发光器件 (OLED)的光电信号传输体系, 研究了发光层掺杂、发光面积和预置电压对OLED响应速度的影响。结果发现: 与发光层为单独的Alq3的器件相比较, 掺杂 rubrene的发光层的荧光寿命较短, 响应较快; 减小OLED的发光面积能提高OLED的响应速度, 并在0.02 mm2的发光面积上实现了100 Mbit/s的信号传输速度; 同时, 预置直流电压也能改善OLED的响应速度。最后, 提出将柔性OLED与聚合物波导及有机光电二极管结合, 实现了一种全有机的柔性光电子体系。

CO2作为温室气体主要成分对全球气候有重要的影响。现有的被动观测设备都只能获得单点上空的CO2浓度值，而差分吸收激光雷达在探测CO2方面具有巨大优势，可以获得较高的时空分辨率。然而，在利用差分吸收激光雷达探测CO2浓度时，其中的压力增宽有不可忽视的重要影响。基于此着重对压力增宽进行分析，提出新的修正算法，新方法同经典算法相比较，减小了反演过程中的误差。实验中分别对一例仿真信号和实测信号进行反演，最终获得了CO2浓度垂直廓线分布较为理想的结果，验证了新修正算法的可行性。

针对海洋赤潮的实时监测和预报，提出了一种通过检测海水中布里渊散射回波信号，获取海洋赤潮水体温度和盐度分布信息的双参数检测技术。通过分析布里渊散射理论，建立基于机载蓝绿激光雷达的布里渊散射信号频移量和布里渊散射信号能量与海水温度和盐度的关系模型。通过仿真计算，可由海水中的蓝绿激光布里渊散射回波信号的频移量和能量，分别得出海表及海水50 m深度以内温度和盐度的分布情况，从而可以实现海水温度和盐度的双参数实时获取，为实时判断海洋赤潮的消长过程提供理论依据。

通过研究分析海水中几种主要物质的固有光学特性, 提出了基于生物光学算法的机载蓝绿激光雷达检测海洋悬浮粒子的方法。针对海洋悬浮粒子的两类代表物质浮游植物和非色素悬浮粒子, 采用生物光学算法, 分别构建了基于机载蓝绿激光雷达的浮游植物叶绿素浓度检测模型和非色素悬浮粒子浓度的检测模型。仿真计算可以证明这两个检测模型能有效探测出浮游植物叶绿素浓度的大小和非色素悬浮粒子浓度, 为实际海洋悬浮粒子的检测提供理论基础和技术支持。

对基于蓝绿激光的海水光学传输信道特性进行了分析，提出了利用蓝绿激光雷达探测海洋赤潮的新方法。利用蓝绿激光具有较强的海水透过性，可以获取较深海域的赤潮信息。通过检测海水中蓝绿激光的后向散射信号，可以实现对海洋赤潮密度信息的获取。在分析海洋赤潮粒子吸收和散射特性的基础上，建立了基于蓝绿激光雷达的海洋赤潮密度探测模型。通过仿真计算，证明该模型可以有效探测出海洋赤潮密度的大小，进而可以实现对海洋赤潮消长过程的监测和预报。

为了实现激光雷达监测海洋赤潮的目的，采用红外激光能较好地反映藻类悬浮粒子密度等信息。分别就海水中水分子、浮游植物、黄色物质、悬浮颗粒与1．064μm激光的吸收和散射特性展开研究，最终构建了1．064μm激光在海水中的探测模型。通过对模型的仿真计算可知，红外激光雷达能有效地探测水下0．8m内的海水水域。结果表明，1．064μm激光水下探测深度可满足监测海洋表层藻类粒子密度的要求。

介绍了一种水下探测技术，以激光脉冲信号为载波，将微波信号加载到激光脉冲上进行调制编码，调制编码信息由光信号携带进入水下。在接收端，通过频率滤波实现对编码信号的提取，由编码信号的信号处理实现激光雷达水下目标探测。将该技术与多种抑制海水后向散射的方法进行比较，对载波调制激光雷达在海洋探测应用的特点和研究现状进行了综述。