开展了多谱段信息融合的偏振成像探测方法和技术研究，提出了多谱段偏振成像仪器总体方案；深入分析了目标起偏和传输特性建模与测试、高消光比金属微纳格栅偏振元件的优化、多谱段偏振成像探测系统光学设计、多谱段偏振信息处理等关键技术方案。提出一种新颖的深度网络，通过自学习策略来解决偏振图像融合问题，为研制多谱段偏振成像探测实验样机提供技术支撑，以满足偏振光学成像中目视辅助和引导的实际应用需求。

金属纳米材料因其表面等离子体共振特性而备受关注。 异质结构的金属纳米材料的光学特性相比于同质结构因其材料的不同破坏了原有结构的对称性, 对称性的破坏将引起光学性质的改变, 相邻两个颗粒之间的相互作用会产生Fano共振。 Fano共振是由异质纳米结构的表面等离子体共振耦合引起的, 通过合理地调控表面等离子体共振的耦合, 将进一步调控Fano共振的强度同时促使异质结构的电场增强特性和辐射特性得到进一步优化。 受金银等贵金属的带间跃迁影响, 金属铝纳米材料成为研究紫外-近紫外光区的表面等离子体共振研究最佳选择。 采用有限时域差分方法研究了Ag-Al纳米球二聚体的光学特性。 研究了Ag和Al纳米球组成的二聚体的吸收光谱与入射光偏振方向、 纳米球半径、 颗粒间距和介质折射率等几何结构及物理参数的关系, 并深入讨论了二聚体的局域场分布规律; 讨论了获取更高效的Fano共振光谱的方法。 由于材料的对称性被破坏, 异质二聚体的光学性质与同质二聚体明显不同, Ag-Al异质纳米球二聚体呈现出在紫外和可见光区的双Fano共振现象。 Ag-Al二聚体表面等离子体互相耦合引起Fano共振从而导致表面等离子体的共振抑制和增强。 研究结果对在紫外-可见光区的表面等离子体应用、 纳米光学器件的设计与开发及基于表面等离子体共振的表面增强光谱、 生物传感和检测研究等有一定参考价值。

室温下，通过控制银种子胶体pH值，采用光诱导法制备出银三角纳米粒子，并对其表面增强喇曼散射活性和时间稳定性进行了实验研究.对比分析了新制备样品与在暗室中存放5个月样品的透射电子显微镜照片、紫外可见吸收光谱和表面增强喇曼光谱.结果表明：所制备的银三角纳米粒子在室温暗室中存放5个月后其几何形状、尺寸以及相应吸收峰的位置基本不变，具有较好的时间稳定性，对罗丹明6G探针分子仍具有较好的表面增强喇曼效应.

以多孔阳极氧化铝(porous anodic alumina, PAA)膜为模板, 采用真空电子束蒸镀技术, 分别在PAA多孔层以及阻挡层表面形成了银纳米孔和银纳米帽有序阵列表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering, SERS)活性基底, 并以膀胱肿瘤细胞作为分子探针, 测试和分析了这两种SERS活性基底的表面增强拉曼光谱的特性。 结果表明, 两种SERS活性基底对膀胱肿瘤细胞的拉曼散射信号均有很好的增强作用。 银纳米帽有序阵列SERS活性基底不仅具有较高的SERS增强和荧光猝灭效应, 而且不存在与PAA膜中草酸根杂质相关的干扰峰, 可获得膀胱肿瘤细胞拉曼散射光谱的更多细节信息。

使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪测取膀胱肿瘤和正常膀胱组织的拉曼特征谱, 应用主成分分析/支持向量机(principal component analysis, PCA/support vector machines, SVM)分类器对数据进行判别分析, 最后使用弃一交叉验证法(leave-one-out cross validation, LOOCV)测试判别结果的准确度。 结果发现膀胱肿瘤组织与正常膀胱组织的拉曼光谱存在明显差异, 肿瘤组织在782和1 583 cm-1等核酸特征谱带处峰高显著增强, 而正常组织在1 061, 1 295, 2 849, 2 881 cm-1等蛋白质和脂质特征谱带处峰高显著增强。 PCA/SVM可良好区分膀胱肿瘤组织和正常膀胱组织的拉曼光谱, LOOCV测试分类器显示肿瘤诊断的敏感度86.7%、 特异度87.5%、 阳性预测值92.9%、 阴性预测值77.8%。 由此得出结论: 拉曼光谱可以良好诊断膀胱肿瘤的体外组织, 展现了优越的临床应用前景。

研究了电子俘获材料CaS:Eu,Sm多晶粉末的紫外-可见-红外吸收光谱及红外激励光谱.研究结果表明,CaS:Eu,Sm中主激活剂Eu和辅助激活剂Sm分别以Eu2+离子和Sm3+ 离子的形式存在;ETM的吸收差谱及红外激励光谱所反映的光谱特性是不同的.紫外-可见光区的吸收差谱给出了ETM光谱存储灵敏度的信息,而红外光谱区的吸收差谱给出了ETM所俘获电子数量的信息及电子陷阱能级的特征(深度和宽度)信息.红外激励光谱则反映了ETM将不同波长的红外激励光的能量转换为特定波长处的红外辐射光能量的光谱转换灵敏度.二者结合起来可以更完整地描述ETM的光谱特性.

以CCD作为散斑和杨氏条纹记录设备,以与分屏器相连的电寻址空间光调制器作为滤波器,以计算机作为图像合成、条纹分辨及数据运算处理中心,并同时控制和协调CCD及空间光调制器等设备,实现了利用散斑照相实时、自动测定微小位移的过程.实验结果表明,此种方法获得的测量结果误差较小,具有一定的使用价值.

根据电子俘获机制,提出了CaS:Eu,Sm红外上转换发光的衰减模型,建立了速率方程并进行了初步的求解,其解具有三级指数衰减的形式.从实验上测定了Cas:Eu,Sm在不同温度下的红外上转换光衰减特性,对实验结果进行了非线性拟合,拟合结果也具有三级指数衰减规律的形式.

研究了电子俘获材料Eu,Sm∶CaS在室温下的荧光激发谱和荧光辐射谱。荧光激发谱由四个激发带构成,是由Eu2+的4f7→4f55d跃迁和基质吸收所产生的。可见光激发下的荧光辐射谱是由一个极强的宽带和两个极弱的窄带构成,紫外光激发下的荧光辐射谱中不仅出现了以上三个辐射带,还出现了七个较强的窄带。这些荧光辐射带分别是由Eu2+的4f65d→4f7、Sm3+的f→f、Eu3+的f→f跃迁所产生的。研究还发现,当激剂浓度一定时,Eu2+的辐射带明显比Sm3+的辐射带强。