表面等离子激元（SPP）和局域表面等离子共振（LSPR）耦合产生的电场增强显著高于单纯LSPR引起的电场增强。因此一种新型高效的表面增强拉曼散射（SERS）基底是寄希望于在一种复合基底中实现SPP-LSPR耦合获得的。基于SPP-LSPR耦合机理，提出一种针对633 nm激光使用的金光栅/金纳米颗粒SERS基底的设计思路以及光栅和纳米颗粒的具体结构参数。为了验证设计方法的正确性，利用电子束光刻法和化学合成法分别制备了具有相应几何尺寸特征的金光栅和金纳米颗粒，并将它们复合在一起得到了光栅/纳米颗粒SPP-LSPR耦合型复合SERS基底，这个基底相比仅有金纳米颗粒制备的LSPR型SERS基底，在检测R6G溶液时浓度可以降低2个数量级，增强因子是后者的72倍，实验结果和时域有限差分（FDTD）法理论拟合的结果基本一致。

从提高表面增强拉曼光谱（SERS）基底的增强效果出发，设计了光栅/纳米颗粒复合结构，通过有限差分时域法（FDTD）对复合结构的消光特性和光场分布进行了仿真，并对光栅的传播表面等离子体（PSP）和纳米颗粒的局域表面等离子体共振（LSPR）之间的耦合效应进行了讨论。在两种不同分布密度的金纳米颗粒阵列（间隙分别为2 nm和6 nm）的LSPR共振波长已知的前提下，基于LSPR和PSP之间的共振波长匹配原则，并令光栅衍射光PSP波矢和LSPR波矢在x轴方向上的分量一致，设计了两种周期的金光栅与相应的金纳米颗粒阵列分别匹配。光栅被入射平面波激发后产生的PSP又激发了纳米颗粒的LSPR，FDTD仿真表明，在633 nm激发下，光栅/颗粒复合基底上颗粒间隙处最大电场强度的平方比相应颗粒阵列提高一个数量级。同时，与平面波直接激发LSPR不同，通过PSP激发的LSPR复合结构中颗粒周围的电场强度在得到提升的同时，热点区域的分布更加广泛，从而可使得更多的被探测分子处于高增强区域中，这对于提高滴加于此基底上的被探测分子的整体SERS信号强度非常有利。

通过时域有限差分法模拟了银光栅/银纳米颗粒复合结构的消光光谱和分布于光栅槽底的银纳米颗粒周围的电场分布。光栅的周期显著影响光栅和纳米颗粒之间的耦合作用，复合结构的共振峰随周期的增加而红移；在不同激发波长下，纳米颗粒周围的电场随周期的变化呈现出不同的规律。为了考察这种复合结构在表面增强拉曼散射光谱(SERS)研究中作为基底时的增强效果，比较了复合结构在785，633，532 nm激光激发下的光场增强随周期的变化规律，得到综合增强性能最优的光栅周期为520 nm。为了进一步提高复合结构的光场增强效果，对光栅栅脊宽度进行了优化。在优化好光栅周期和栅脊宽度的基础上，从SERS基底化学稳定性的需求出发，仿真了在光栅表面添加4 nm金膜层后的银-金光栅/银纳米颗粒复合结构的电场增强效果。

提出一种新型椭球形共振光声池, 利用有限元分析软件建立其声学特征模型, 对光声池的共振频率、谐振腔内的声压分布进行仿真。根据乙炔 (C2H2) 气体在近红外区吸收谱线的分布, 选取 1532.83 nm 作为 C2H2 的测量谱线, 采用可调谐分布式反馈 (DFB) 半导体激光器作为光源。利用法布里-珀罗(F-P)光纤声波传感器对声压信号进行采集, 开展对椭球形光声池性能指标的测试。实验结果表明: 椭球形光声池信噪比为 34, 检测极限灵敏度达到 1.47×10-9, 品质因数为 45.5。由此得出, 该结构提高了系统的灵敏度, 使光声池的性能有了明显提升, 有助于提高光声光谱法痕量气体的检测灵敏度。

近些年来，日盲紫外探测在电力检测方面得应用越来越广泛。本文基于大气温度轮廓线与国际公认的大气传输特性模拟软件包MODTRAN，针对大气温度对日盲紫外大气传输的影响进行模拟分析，通过分波长分析与曲线拟合，最终得出大气温度对紫外大气传输的关系式，并通过实验验证了所建立的关系式的准确性。通过模拟关系式，可以对大气温度对大气传输进行量化分析，促进日盲紫外在大气传输的特性研究，提高电晕检测的准确度。

在双光路调频连续波激光测距过程中, 振动将光程差变化转为拍频信号不需要的相位调制, 并在拍频信号中引入多普勒频移, 导致拍频信号的频谱发生严重展宽和频移, 无法根据拍频频率计算距离值。为解决该问题, 提出一种基于四波混频效应的振动补偿方法, 该方法利用四波混频技术产生与原频率扫描信号扫描方向相反的新频率扫描信号, 通过两个频率扫描信号的测量拍频信号计算距离值。结果表明：当扫描带宽为10 nm, 待测距离为5 m, 待测目标以2 Hz的频率进行行程为100 μm的周期性位移时, 基于四波混频效应的振动补偿方法能有效消除振动对测距的影响, 测量标准差由补偿前的1.062 mm减小为29 μm; 该方法无需测量振动位移便可直接获取消除振动影响的距离值, 极大地简化了系统的硬件部分。

基于激光调频连续波(FMCW)测距的原理搭建了双光路FMCW测距系统,用正弦调频替代了传统的线性调频,提高了扫频速率。研究了正弦调频下的FMCW测距原理,推导了正弦扫描的重采样公式,提出了信号拼接的方法来增大扫描带宽,并通过正交调制的方法消除拼接误差。实验结果表明,使用正交调制的方法拼接等光频重采样校正的信号后,频谱分辨力可达127 μm,接近理论分辨力。在3.3~4 m的范围内,所提方法的结果与参考干涉仪的误差不超过203 μm,标准差小于194 μm。

基于调频连续波测距的原理搭建并改进了双光路调频连续波测距系统, 在测量光路增加光纤延迟线使测量距离拓展到了65 m.还研究了等光频重采样中色散的影响, 推导出了带有色散和光纤延迟线的重采样模型, 提出了在调频连续波大长度测距中通过频率幅度来调节相位补偿系数的色散校正方法.实验表明, 在45~65 m的范围内增加了光纤延迟线并且有效的校正了色散, 校正色散后在65.165 m处测距值与干涉仪测量值最大误差小于500 μm, 标准差为246 μm, 频谱分辨力高达123 μm, 十分接近理论分辨力.文章的研究为调频连续波大尺寸测量提供了可行性的参考.

基于显示屏控制技术与校正原理,提出了一种改善LED显示屏亮度均匀性的算法。 通过CCD相机采集显示屏RGB图像,用数学形态学和模板匹配法确定灯点的位置并根据发光区 域的灰度值计算其相对亮度,生成每个灯点的校正参数,用脉冲宽度调制控制灯点的亮度。 实验结果表明提出的算法能有效改善显示屏的亮度均匀性,提高显示屏的显示质量并延长其使用寿命。

针对全彩LED显示屏亮度均匀性问题, 介绍了一种基于CCD相机的全彩LED显示屏亮度检测和校正算法。首先利用CCD相机获取显示中的图像, 通过数学形态学和大津法对图像进行去噪和阈值分割处理, 确定LED灯点的中心位置, 然后使用最佳包含圆方法统计分析各个灯点的相对亮度值, 并计算出其三色校正系数矩阵。实验证明, 该算法检测速度快, 校正效果较好, 从而改善了显示的质量, 延长了显示屏的使用寿命。