为分析国产微波遥感器真实光谱响应在数值天气预报系统同化模块中对微波辐射快速模拟的影响, 基于逐线吸收模型, 采用TOVS辐射传输（RTTOV）预报因子和风云三号D星微波温度探测仪（FY-3D/MWTS-2）搭载的大气和陆地均有辐射贡献的第四通道真实光谱响应和理想光谱响应, 通过最小二乘法, 分别拟合生成真实光谱响应和理想光谱响应对应的快速微波辐射光学厚度拟合系数。 将两种拟合系数应用于中国气象局全球预报系统（CMA-GFS）的四维变分同化系统, 采用美国环境预报中心（NCEP）的分析资料（FNL）作为CMA-GFS的气象要素背景场, 模拟不同光谱响应驱动下的微波辐射背景场, 并与FY-3D/MWTS-2真实观测场进行对比统计分析, 分别计算真实光谱响应和理想光谱响应驱动时, 不同海陆类型下的观测背景差（OMB）, 分析真实光谱响应相比理想光谱响应, 对不同海陆类型的微波辐射模拟的差异。 分析结果表明, 在微波辐射观测场值较低的情况下, 真实光谱响应和理想光谱响应驱动模拟的微波辐射背景场值略高于观测场值, 随着微波辐射场值增大, 模拟的微波辐射背景场值与观测场值更为接近； 除南半球靠近极区的少部分地区外, 真实光谱响应驱动模拟的OMB均小于理想光谱响应驱动的模拟结果, 真实光谱响应驱动的辐射背景场模拟更接近于观测场； 相比采用理想光谱响应驱动, 采用真实光谱响应驱动后, 在陆地地区, 微波辐射OMB的均方根误差（RMSE）减小约1.80%； 在海洋地区, RMSE减小约2.6%； 在海陆交界地区, RMSE减小约4.72%, 全球总体RMSE减小2.17%； 采用真实光谱响应驱动后, OMB总体的标准差（STDV）和平均绝对误差（MAE）分别减小为0.75%和4.6%。

癌症作为一种恶性化程度和致死率很高的疾病，是世界各国共同面对的难题。研究癌细胞的死亡过程，对于研究癌症的病理学机理以及探究有效的癌症治疗方法具有重要意义。本团队采用数字全息显微层析成像技术，对膀胱癌细胞内部的空泡进行了全息记录和衍射再现，获得了癌细胞在不同角度下的复光场数据；然后采用衍射层析重建算法结合非负约束条件，层析重构了癌细胞内部空泡的三维形态和空间位置，证实了数字全息显微层析技术在癌细胞内部空泡三维成像方面的优势和潜力。这一成像方式在研究癌细胞类凋亡过程中的形态变化以及探索新的癌症治疗策略等方面具有重要的应用价值。

尖晶石型微波介质陶瓷因高品质因数和可调的谐振频率温度系数在无线通信等领域应用广泛。本文通过无压烧结制备了MgO·nGa2O3(n=0.975、1.00、1.08和1.17)尖晶石陶瓷，采用XRD Rietveld全谱拟合研究了化学计量比对晶体结构的影响，并结合键价理论模型探究了微波介电性能与晶体结构的关系。结果表明: MgO·nGa2O3陶瓷相对介电常数(εr)的变化与晶格常数和离子极化率有关; 品质因数(Q×f)受键强和阳离子有序度的共同影响，随n值增大从165 590 GHz下降至109 413 GHz; 而谐振频率温度系数(τf)与晶体热膨胀系数相关。制备的MgO·0.975Ga2O3陶瓷具有优异的微波介电性能: εr=9.69、Q×f=165 590 GHz(频率14 GHz下)和τf=-7.12×10-6/℃。

为分析我国未来拟发展的高轨静止卫星毫米波大气辐射特征, 选择最佳模拟其毫米波辐射的光谱吸收线库方案, 选取了三种基于典型光谱吸收线库逐线吸收模型（毫米波传播模型(MPM)、 罗氏模型(ROS)和高分辨率分子吸收传输模型(HITRAN)）, 针对拟新增的静止轨道毫米波探测频率424 GHz, 分析了三种大气吸收模型模拟该频率大气吸收系数随大气温度、 大气压强和大气湿度的变化差异。 构建了一种多层毫米波辐射传输模型, 利用上海探空站加密观测数据, 模拟风云三号B星微波湿度探测仪(FY3B/MWHS) 183.31 GHz三个毫米波通道辐射值, 并与真实观测值对比, 分析三种光谱吸收线库在模拟海陆边界地区毫米波辐射时的性能差异。 分析结果表明, 对于424 GHz通道三种大气吸收模型对大气温度、 大气压强和大气湿度的敏感变化趋势一致, 数值上MPM模型与ROS模型更接近, HITRAN模型要显著低于其他模型。 对于183.31 GHz, 在海陆交界地区MPM模型模拟误差相比ROS和HITRAN模型最小, 所有模型的第五通道模拟误差比第三通道和第四通道要小。

半导体分布反馈(DFB)激光器以其卓越的光谱特性、调制特性以及低成本、可量产优势已经成为光纤通信、空间光通信中的重要光源,并将在5G、数据中心、激光雷达以及微波光子学等应用中发挥不可替代的作用。针对通信波段半导体DFB激光器的不同应用需求及特征展开综述,分别就直接调制DFB激光器、大功率DFB激光器以及低噪声(窄线宽及低相对强度噪声)DFB激光器的设计原理、优化方法及进展进行了整理、评述与展望。

研究感知亮度与光亮度、色度之间的关系,并针对激光投影电视设计了两次异色感知亮度匹配实验。实验一中基于两台具有相同参数的单色激光电视,研究了色饱和度、色调对感知亮度的影响。结果表明,当在同一色调,光亮度相同时,色饱和度越高,感知亮度越高,色饱和度变化程度对色调的系统等效亮度与光亮度比值(L_seq/L)的影响排序为蓝大于红大于绿。实验二中基于单色和双色激光投影电视,研究了不同色域对感知亮度的影响。结果表明,光亮度相同时,色域越大的电视,感知亮度越高,自然图片的L_seq/L略低于相应主色调的纯色图片。目前,激光显示从单色发展到双色、三色激光,色域得到扩展,双色、三色激光投影电视的电功率亮度转换效率比单色分别提高了3%、24%。研究结果有助于对宽色域、低功耗、高感知亮度的激光显示进行优化设计。

提出一种基于AlGaInAs材料的1.55-μm波段的大功率、高速直调分布反馈(DFB)激光器阵列。采用具有良好温度特性和高微分增益的AlGaInAs材料作为量子阱和波导层以实现大功率与高带宽的输出;引入稀释波导结构来减小有源区内部损耗,同时降低远场发散角;采用悬浮光栅并优化耦合系数以实现大注入电流下的单模稳定工作。最终实现了1.5-μm波段5波长的大功率直调激光器阵列,阵列波长间隔约为5 nm,室温连续波(CW)工作时各通道输出光功率均大于100 mW,单通道最大输出光功率为160 mW,500 mA工作电流范围内边模抑制比大于55 dB,小信号调制带宽可达7 GHz,激光器最小线宽为520 kHz,相对强度噪声低于-145 dB/Hz。

对采用相位生成载波解调的光纤激光水听器系统中3 kHz附近频域内固有噪声的产生机理进行了理论推导, 并设计实验进行验证.首先测量得到泵浦激光器的驰豫振荡频率峰值, 随后以400 Hz为间隔逐渐降低相位生成载波信号频率, 观察固有噪声峰值的移动方向和大小.实验结果表明, 随着载波信号频率的降低, 固有噪声峰也向低频方向移动, 移动间隔同样为400 Hz.可知相位生成载波解调算法中高频载波调制信号与泵浦激光器的驰豫振荡频率叠加是形成探测频谱固有噪声的主要原因.通过降低高频载波调制信号频率的方法对驰豫振荡噪声进行抑制, 消除了探测频谱中的固有噪声峰, 得到了较为平坦的本底噪声谱.