近年来锂离子电池安全事故频发对锂离子电池产业带来比较严重的影响, 为减少此类事故发生, 可采用电池管理系统对锂离子电池进行安全管理, 保证其正常运作。管理过程中利用传感器对电池参数进行监测十分必要, 光纤传感器具有体积小、抗电磁干扰能力强、可分布式测量等优势, 可实现对锂离子电池的精准监测。文章从锂离子电池监测需求出发, 简要介绍了三种主流光纤传感原理, 并综述了各种用于锂离子电池监测的光纤传感最新研究成果, 最后对光纤传感技术在锂离子电池参数监测中的应用做了展望。

振镜扫描系统因其具有高速和高精度等优点被广泛应用于激光快速成型、激光精密打标和激光扫描测量等诸多领域,但因振镜系统的引入而存在系统测量误差。鉴于此,首先搭建线激光一维振镜扫描系统并采用双棋盘格标定板的标定方法对系统进行标定,然后建立系统的误差模型并对扫描过程中的测量误差进行理论分析,最后针对振镜转角误差提出一种基于查表法的补偿方法。实验结果表明,当测量工作距离为250 mm左右时,误差补偿后,中心距离的方均根误差从0.733 mm降低至0.061 mm,标准差从0.200 mm降低至0.060 mm,说明该方法能够显著提高系统的测量精度和鲁棒性。

针对现有柔性可调光栅响应速度慢、功耗高而无法广泛应用的现状, 提出一种基于石墨烯纳米片(graphene nanoplatelet, GNP)/聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)复合材料的近红外(near-infrared, NIR)光驱动可调谐柔性透射光栅结构。利用紫外线光刻技术制备出的光栅结构, 实现了柔性透射光栅与石墨烯复合材料薄膜的一体化。在光功率密度为220 mW·cm-2的近红外光驱动下, GNP/PDMS薄膜的温度变化约为120℃, 而且光栅在3 s内可实现2.7%的连续周期调谐。不同驱动频率下, 光栅栅距变化规律基本相同, 即光栅的光机械效应无显著的时间依赖性。

利用反向传播(BP)神经网络预测方法，通过光纤将红外光谱仪、拉曼光谱仪和旋光测量系统结合在一起，建立了基于多光谱测量血糖含量的分析模型,提出了数据融合的处理方法。选择了30个人体血液样品，分别测量旋光光谱、红外光谱、拉曼光谱。将光谱数据进行了预处理与归一化处理，建立BP神经网络模型，预测血液样品的糖含量值。使用克拉克误差网格分析法分别分析了三种测量方法和数据融合后的血糖值，结果应用BP人工神经网络模型预测血糖值的拟合精度为0.9992，预测误差低于0.2 mmol/L，满足临床医学的精度要求，并且具有较高的稳健性和较强的容错能力。

本文从基于力致变形(机械传动)驱动和基于电致变形(智能材料)驱动两方面分析了柔性变焦透镜(FVFL)的发展现状。通过归纳和分析发现: 柔性变焦透镜均存在温度、重力对稳定性的影响。传统力致变形驱动的柔性变焦透镜变焦范围大, 但响应速度慢, 不易微型化设计; 电致变形驱动的柔性变焦透镜响应速度快、结构紧凑。改善变焦透镜成像质量、降低驱动电压是目前柔性变焦透镜的研究热点。探索新颖的驱动方式, 研究低功耗、智能化变焦系统将是柔性变焦透镜的主要发展趋势。

运用像散原理和理想光源成像原理，讨论了半导体激光器消像散设计.提出了一种基于消像散的高亮度半导体激光器光纤耦合系统的设计方法.以波长为808 nm，输出功率为10 W的半导体激光器的光纤耦合为例,给出了详细的计算方法和设计步骤.结果表明:采用该方法将半导体激光器光束耦合入数值孔径为0.22，芯径为50 μm的光纤中，耦合后输出功率为9.712 W，耦合效率为97.12%，功率密度为1.1224×106 W/cm2.该方法不仅原理简单，而且设计的耦合系统耦合效率高、体积小，具有较强的实用价值.

在相位去包裹算法中，以调制度为参数的质量导向算法能够较好地抑制阴影、陡峭变化区域错误的传播；而以包裹相位二阶导数模值为参数的导向算法能引导去包裹沿连续性最高的方向进行。综合这两种参数导向算法的特点，提出了基于调制度分析与包裹相位二阶导数导向的综合去包裹算法。该算法首先找到一个最优门限，并根据该门限将调制度质量图分为“好”与“差”两种区域，然后在好质量区域采用洪水算法以提高去包裹算法效率，在差质量区域利用包裹图二阶导数模值引导去包裹路径沿连续性最好的方向进行。对投影条纹法和数字散斑法所得的包裹图处理结果表明，所提出的算法具有较高稳健性和效率。

提出了一种新的应用希尔伯特变换解调干涉条纹相位的算法，可以从单幅干涉条纹图中解调出全场相位分布.在实际应用中，常借助傅里叶变换实现希尔伯特变换算法，但是会忽略负频率成分，造成相位信息的丢失.对于相位分布非单调变化的干涉条纹，提出了一种判断函数，用来计算相位信息零频率点的分布.利用相位的零频率点分布构造了一个二元模板，使用该模板对本文提出的两次希尔伯特变换法产生的包裹相位图进行修正.对修正后的包裹相位图进行解包裹处理，可以得到连续的全场相位分布.对该方法用计算机模拟进行了验证.

针对单幅载频变形条纹图的相位重构问题,提出了一种快速、高精度和免解包裹的相位恢复新算法。该算法利用两次希尔伯特(Hilbert)变换法从单幅条纹图中分离出正弦分量和余弦分量,然后由这两个分量计算出相位的斜率,对水平和垂直两个方向上的相位斜率进行积分,最后得到全场相位分布。计算机模拟和实验结果表明,该算法仅需一幅变形条纹图即可很好的恢复全场相位分布。与传统的傅里叶方法相比,该算法不需要解包裹处理,简化了计算量,避免了相位解包裹过程带来的误差,并且对阴影和相位不连续点不敏感。

目前航空业惯性导航系统中广泛采用的加速度传感器存在抗电磁干扰(EMI)和电磁冲击(EMP)能力差等缺陷，针对此提出了一种基于菲涅耳衍射微透镜的光学加速度传感器，它能够有效地解决上述问题。该传感器的传感原理是把一个反光膜平行地置于微透镜的后方，根据微透镜前方汇聚点处光强的变化来敏感加速度的大小。通过Fresnel－Kirchhoff衍射公式详细推导了传感器的光学原理，并且对光纤的偏移对光强的影响进行了计算机模拟分析。结果表明：光纤接收的光强对反光膜的位置具有纳米级的灵敏度，并且对光纤沿微透镜焦平面方向的偏移极其敏感，当此偏移超过2μm，光强就会下降至不足理想情况下的50%。验证性实验结果表明这种传感器的原理是正确的。