本文采用可调谐二极管激光吸收光谱法 (TDLAS)的波长调制技术, 实现气体温度的测量。考虑到 H2O在大气中、工业生产中普遍存在, 我们选用了 H2O作为测量气体温度的载体, 利用 H2O在 1 397 nm附近谱线对, 通过分析二次谐波信号的峰-峰比值与不同温度的关系, 获得温度测量值, 并通过数值拟合, 分析了在 400～1 100℃温度范围内系统测量的温度误差 (<0.113%)。结合现场结构, 该设备能够用于工业生成过程中的温度监测, 设备性能远优于目前使用的仪器, 能够为燃烧锅炉等生产设备提供准确的温度监控数据。

氧气浓度是工业生产过程中重要监测参数, 采用可调谐二极管激光吸收光谱法(tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS), 结合波长调制技术, 可以实现对现场氧气浓度的高精度在线监测, 利用氧气位于760 nm处的特征吸收峰进行了氧气浓度的测量。 由于激光具有很强的相干性, 所以TDLAS技术的检测灵敏度受到光学干涉噪声的严重制约, 特别在低浓度时, 光学干涉引起的基线起伏使得提取吸收峰波形信号时出现较大误差, 影响了TDLAS分析仪的监测灵敏度。 针对这一情况, 采用了Levenberg-Marquardt非线性拟合算法, 并且利用了吸收谱线线型——洛伦兹线型的导数形式对波长调制后获得的二次谐波波形信号进行拟合, 提取波形信息。 另一方面Levenberg-Marquardt非线性拟合方法需要有大量的计算, 为了使研制的TDLAS分析仪能够实现现场的实时监测, 采用了支持浮点运算的DSP的C28系列芯片进行数据处理, 实现仪器在现场实时监测的功能。 实验结果表明, 该算法能够有效提取二次谐波信号的吸收峰特征值、 克服背景噪声影响, 由算法反演得到的氧气浓度与实际浓度的线性比值为1.01, 浓度测量的线性误差为1.18%。

介质双折射率的传统测量方法有偏振光椭圆率测量仪和光学相干断层扫描等。提出一种新型的介质双折射率测量方法切向偏振光照明的泄漏辐射模显微镜激励波导模共振，通过对物镜后焦面的傅里叶光谱信息进行成像，测量介质的双折射率。分析了利用切向偏振光照明的泄漏辐射模显微镜测量介质双折射率的原理并测量了双折射率差为Δn≈0.005的偶氮聚合物薄膜的光致双折射效应，该方法可实现高灵敏度、高空间分辨率的双折射率测量。

一阶径向偏振光偏振态在光束截面呈中心对称分布。通常认为，径向偏振光聚焦时，焦点处光斑直径比空间偏振态均匀分布的光源，如线偏振光的光斑直径小，而且焦点光场具有很强的纵向分量。通过数值计算的方法对径向偏振光和线偏振光的聚焦光斑进行了研究，发现只有满足折射光线与光轴的夹角大于70°时，径向偏振光的聚焦光斑直径才会变得小于线偏振光聚焦光斑沿偏振方向的光斑直径，小于70°则相反。而线偏振光聚焦光斑垂直于偏振方向的直径始终小于径向偏振光聚焦光斑直径。另外，通过在光路中加入光阑的方法，可以进一步减小径向偏振光聚焦光斑的直径，同样的方法只能减小线偏振光聚焦光斑垂直于偏振方向的直径，而沿光偏振方向的光斑直径则不能减小。

采用微波法合成银纳米颗粒,通过化学自组装技术将银纳米颗粒吸附在玻璃基片上, 制备了银纳米颗粒的局域表面等 离子体传感器。在纯水中,紫外可见光消光谱表明局域表面等离子体共振位于428 nm处。随外界折射率增加,共振峰发生红移,其 折射率灵敏度达到(173±6) nm/RIU。在350 ℃温度下退火处理后,改变银颗粒在基片上的形貌,峰位发生约65 nm的红移,灵敏度 下降约20%。理论分析表明,银纳米颗粒形状和基底的相互作用影响折射率传感的波长响应和灵敏度特性。

表面等离子体(Surface plasmons, SPs) 是近年来国际上研究的一个热点。SPs 具有空间局域性，局域场增强等特点，可以用来增强发光二极管(Light-emitting diode, LED) 的发光效率。利用表面等离子体场局域性质，在共振时SPs 有很高的态密度，这能够影响发光中心的辐射速率，提高发光中心的内量子效率;并且可以制作合适的结构，控制光的出射方向，提高发光二极管的提取效率。近年很多研究小组研究了SPs 增强发光效率的物理机理，并得到一些很好的结果，本文对现阶段的研究进展进行综述。

We study the sensing properties of an intensity-modulated fiber-optic surface plasmon resonance (SPR) sensor using radially polarized beam (RPB). Because of the rotational symmetry of fiber and RPB, surface plasmon can be excited more efficiently at the sensor surface, which results in an obvious improvement of the sensitivity. Our experiments demonstrate that the sensitivity in the case of RPB illumination is three times higher than that of linearly polarized beam illumination.

现行的照明用具一般体积较大、不易随身携带且不具备图像放大能力，为了给广大学习者尤其是视力不佳者提供一种全新的学习照明装置，设计了一种便携式放大视读屏。它具有柔光照明和图像放大双重功能：该屏利用梯形波导板的受抑全内反射原理，将侧面导入的LED光束从上下表面导出，实现了均匀的柔光照明功能；同时利用模压在波导板下表面的菲涅耳透镜实现了可调的图像放大功能。根据上述设计原理，通过ZEMAX软件对该视读屏的工作效果进行了理论模拟和参数优化，并制作了一块120 mm×80 mm×4 mm的视读屏，结果表明照明光线均匀柔和、放大效果清晰一致，成功实现了柔光照明和图像放大双重功能。

设计了与125Mbps聚合物光纤局域网兼容的自由空间光通信系统，以实现楼宇间的数据通信，克服聚合物光纤传输距离较短的缺点。自由空间光通信包括发射和接收两个部分，发射部分由650nm半导体激光器，驱动电路和准直扩束镜组成，接收部分由接收透镜和光电探测器组成。半导体激光器的调制发射功率为3 dBm，光电探测器的探测灵敏度为－27 dBm。分析了大气对光信号的衰减以及大气湍流造成的光斑抖动对通信的影响，记录了系统的信号传输波形和通信眼图。实验表明，自由空间光通信可以延长聚合物光纤局域网的通信距离，使其在实际工程中的应用更加灵活。

根据阶跃型聚合物光纤的耦合长度分析了模式耦合对其带宽的影响,结果表明,由于聚合物光纤中存在较强的模式耦合,其传输带宽不是与传输距离成反比而是与传输距离的平方根成反比,从而其带宽得到了很大的提高.在此基础上,使用商用阶跃型聚合物光纤成功地进行了125Mbps·150m的局域网传输实验,对比了系统的发射和接收信号,得到了较好的通信眼图.实验结果显示,聚合物光纤完全可以进行较长距离的高速数据传输,改变了一般认为的聚合物光纤百兆速率传输距离在100m以内的状况.