针对单层硼烯吸光效率低的难题，提出了一种基于塔姆等离激元的硼烯近完美吸收器件，通过入射光直接激发高度局域的塔姆等离激元模式，深入研究了硼烯的近红外光学响应。仿真结果表明，所设计的硼烯/一维光子晶体结构能够有效提高硼烯的吸光效率，相比单层硼烯提升了一个数量级。同时器件在不同面内晶体方向上表现出强烈的各向异性。通过改变硼烯狄拉克电子密度，将器件在x和y偏振方向上的吸光效率提高至95.52%和96.63%，对应共振吸收波长为1 550 nm和1 607 nm。此外，通过改变一维光子晶体结构、氧化铝间隔层厚度及单层硼烯在间隔层中的位置等参数能够实现对吸收效率及吸收波长的灵活调控。该器件具有吸收效率高、工作波段可调等显著优点，可为发展下一代片上集成光电器件提供机遇。

荧光玻璃陶瓷结合了荧光粉优异的发光性能和玻璃基质良好的热导率及热稳定性的特点，已在高功率白光LED乃至激光照明领域引起了广泛的关注。本文采用一种选择性激光（CO₂激光器）烧结技术，制备了YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷，并研究了其荧光发光性能以及构筑的白光LED的器件性能。与传统的重熔融或固相烧结方法不同，选择性激光烧结技术仅对局部加热且升/降温速率大，因此该方法具有节能和快速的特点。研究表明，选用适当的激光功率（24 W）、扫描速度（135 mm/s）和扫描间隔（9 μm）等参数，可制备出形貌较好的YAG∶Ce荧光玻璃陶瓷；经过630 ℃热处理1 h消除应力后，其呈现出Ce³⁺离子典型的4f→5d能级跃迁对应的宽带激发光谱（峰值为340 nm和455 nm）以及5d→4f能级跃迁对应的宽带发射光谱（峰值为570 nm），量子效率达82%；与450 nm蓝光LED芯片（3.11 V，0.30 A）组合后，可实现92 lm的白光输出，流明效率为98 lm/W，显色指数为69，色温为5 001 K，色坐标为（0.34，0.35）。以上结果表明，该方法在制备荧光玻璃陶瓷中具有重要的应用潜力。

锂电池内部的应力和温度变化难以监测是影响电池安全运行的最大隐患，提出采用光纤布拉格光栅传感技术，在锂电池内部植入光栅对电池阳极的温度和应力变化信息进行实时采集，实现了对锂离子电池阳极的原位监测，建立了电信号与光学传感信号之间的联系。实验结果表明，锂电池工作循环中，锂离子的脱嵌和嵌入会引起温度变化，对应传感器波长偏移达100 pm，温度上升11.1 ℃；在排除温度因素的影响后，循环电流的跳变会引起阳极收缩，产生的应力使波长漂移达21.96 pm，约为18.3 με。此外，研究了不同充放电速率对电池的影响，10 mA电流比2.5 mA电流时温度提高了2.8倍，应力提高了4.4倍。所植入光栅监测系统既可以高精度地测量电化学反应引起的温度、应力变化，同时解调速度快，有利于实时、准确监测锂电池的热失控及形变鼓包故障，研究结果有望为锂电池的安全使用提供有效的实验依据。

为了满足多类型光学载荷在轨空间辐射基准传递的需求，减小角度差异对辐射定标频次和精度的影响，开展基于多角度表观反射率模型的交叉定标方法研究。利用高精度长时序卫星的多角度、高光谱表观反射率数据，构建地球稳定目标利比亚4的大气层顶表观反射率模型。通过区域匹配、时间匹配和云剔除后，利用该模型对2019—2020年风云三号D星中分辨率成像仪和AQUA/MODIS的可见-短波红外波段开展了205次交叉定标应用，并与同步星下点观测的交叉定标方法进行了26次比对。结果表明，两种方法的平均相对偏差优于2.1%，验证了该方法的适用性和准确性。该方法可以解决对人工测量定标场地表多角度数据的依赖，适用于观测天顶角差异0°~60°、观测波段400 ~2 400 nm以内的多光谱、多角度载荷的交叉定标，减小交叉定标中角度匹配误差，显著提高多类型卫星的定标频次，为空间辐射基准传递和多载荷数据融合应用提供基础技术支撑。

鉴于目前场地双向反射分布函数测量的非便携性和低效性，开展了基于多旋翼无人机的场地双向反射分布函数测量系统的研制。该系统主要由多旋翼无人机和可见-短波红外光谱仪组成，其中光谱仪的观测镜头由高精度无人机云台控制。光谱仪采用两个波段探测单元，整体光谱覆盖范围为400～1700 nm，两个探测单元均以平场凹面光栅分光、线阵探测器探测信号，两个探测单元的光谱分辨率分别优于3 nm和12 nm。为验证基于多旋翼无人机的场地双向反射分布函数测量系统的综合性能，利用该测量系统对敦煌辐射校正场进行了地表方向特性测量。试验结果表明，该便携式测量系统可以大大提高场地双向反射分布函数的测量效率，为场地双向反射分布函数测量的未来发展提供了有益参考。

针对实验室定标周期长、长途运输影响定标精度等问题，开展了通道式辐射计ATR的现场定标方法研究。在SRBC现场定标中引入超光谱辐照度仪自动观测数据来计算天空漫射照度，利用SRBC法计算了定标系数和地表反射率，将其与人工利用ASD型光谱仪测量的地表反射率进行对比，并对地表反射率计算的不确定度进行分析。研究结果表明，SRBC法定标系数计算的ATR反射率与ASD型光谱仪测量的相对偏差优于1.4%，反射率计算不确定度优于2.78%~4.35%，SRBC法在实际应用中具有较高的精度和系统优势。将SRBC定标系数应用于卫星自动化替代定标，近3年的自动化替代定标结果与AQUA/MODIS星上定标系数具有很好的一致性，各通道单次定标相对偏差基本在5%以内，平均百分偏差优于3.58%，能很好监测跟踪卫星载荷的运行情况，验证了SRBC法的有效性和适用性。

为满足遥感器在轨辐射定标的需求，研制了用于现场测量的红外通道式野外辐射计（Infrared channel field radiometer, ICFR），阐述了ICFR的整机工作原理、光学系统设计和机械结构设计，开展了ICFR实验室辐射定标和定标不确定度分析，结果表明ICFR各通道接收辐亮度与响应DN值具有较高的线性关系，辐射定标不确定度优于0.16 K。开展了ICFR抗热冲击性和工作环境温度适应性测试，结果表明ICFR具有较强的抗热冲击能力，能够适用于−20~50 ℃的工作环境。为检验验证ICFR测量数据的准确性和仪器的可靠性，在国家高分辨率遥感综合定标场开展了ICFR和CE312的外场比对实验，结果表明两台设备测量的地表亮温具有相同的变化趋势，二者对应通道测得的平均亮温偏差小于0.1 K，标准偏差小于0.3 K，验证了ICFR具有与CE312相近的测量精度和稳定性，在遥感器热红外波段场地定标方面具有重要应用前景。