中国在庞大的人口基数下拥有丰富的遗传资源, 这些资源可能被国外非法掠夺以获取利益, 非法掠夺的过程揭示可能存在一些安全隐患, 例如传染疾病的扩散等。 如何加强对中国公民遗传资源的保护, 促进国际间正常合法的信息共享和科研合作已成为生物安全的新问题。 为加强人体细胞及其制品等特殊生物物品出入境管理, 防止遗传资源流失和有害物品传入, 促进各个国家间医学科学研究及国际交流与合作, 提出一种非侵入、 快速安全的细胞光谱鉴别技术。 简述了细胞超连续光谱的物理化学机制, 讨论了细胞浓度对超连续光谱的影响, 实现了无损伤、 非侵入式探测提取生物细胞超连续特征光谱。 实验发现细胞超连续特征光谱主要集中在500~700 nm的可见区域。 实验中的细胞样本均为单独培养, 因此各个样本间互不影响, 不存在平行样本的问题; 实验对象为293T细胞、 HCC827细胞以及HT29细胞, 3类细胞的培养基均为PBS溶液, 每类细胞拥有3种浓度（5×105, 5×106和5×107 cells·mL-1）且每种浓度下独立培养3个样本, 一共获取27个独立细胞样本。 实验测试了24个细胞样本的超连续光谱并以此建立预测模型, 另有3个样本作为未知样本进行模型预判。 使用主成分分析法对测试样本的原始数据进行降维和聚类, 并对降维后的数据通过支持向量机回归法进行分类; 训练集的均方根误差RMSE=0.097 2, R2=0.995 1, 验证集的均方根误差为RMSE=0.097 2, R2=0.931 4。 研究发现细胞浓度影响超连续特征光谱的提取, 在建立模型时, 考虑到该技术应用的普适性以及实验样本浓度参数有限, 未考虑细胞浓度对预判模型识别率的影响。 后期若以某一浓度阈值作为细胞检测的浓度起点, 该模型的识别率将会更准确、 科学。 在可控的实验条件下, 超连续光谱可以应用于生物细胞无损伤、 非侵入式的鉴别。

具有高功率、宽频谱的超连续光谱(SC)光源被广泛应用于光谱学及生物医学等领域。介绍了几种基于无源光纤和有源光纤产生高功率SC的产生方案, 从光纤材料、带宽和输出功率等方面对各个方案进行了总结对比, 并指出通过合理选择光纤类型或结构, 有利于提升SC带宽及输出功率。

特级初榨橄榄油作为一种冷榨植物油含有较为丰富的不饱和脂肪酸和多酚类化合物, 其营养价值较高。 目前, 橄榄油的掺假问题是业界最严重的问题之一, 中国对橄榄油的消费量与日俱增, 国内橄榄油市场较为混乱, 掺假造假现象层出不穷, 从橄榄油的国外进口到国内二次包装都有可能存在人为干扰和品质造假, 如果不加以有效监督和制止, 对国民的健康和财产将造成严重损失。 如果通过传统的化学分析方法获取所有成分信息势必会增加检测周期, 不利于商品的快速流通, 对生产厂商和消费者来说都是一种损失。 为应对复杂多变的橄榄油掺伪技术及国内具备橄榄油检测资质机构不足的问题, 提出一种基于超连续光谱特级初榨橄榄油的快速检测方法, 为实现快速鉴别提供了可能性, 研究选用特级初榨橄榄油、 菜籽油、 茶油、 芝麻油、 稻米油、 葵花油、 玉米油以及大豆油作为研究对象, 分别采集每种植物油的超连续光谱并对初步光谱数据进行光谱预处理, 最后计算了不同样本间超连续光谱的皮尔逊相关系数并以此作为特级初榨橄榄油判别的主要依据。 实验结果显示不同样本特级初榨橄榄油间的超连续光谱的皮尔逊相关系数在0.901 1以上, 而特级初榨橄榄油与其他种类植物油的超连续光谱的皮尔逊相关系数在0.172 2~0.899 0之间。 研究表明以皮尔逊相关系数0.901 1作为判别特级初榨橄榄油与其他植物油的检测阈值, 可实现快速实时的精准检测识别。 该技术与分光光度计的吸收透射光谱相比, 最大的优势在于采集周期短和光谱指纹特征丰富, 周期短表现为光谱曝光采集时间仅为100 ms, 光谱指纹特征丰富表现为除包含吸收光谱外还表现出各种荧光活性物质所特有的荧光光谱。 除此之外, 可将超连续谱光源应用推广到食品安全检测技术领域。 该技术装置简单且易于推广对国内橄榄油的检测和市场规范具有一定的研究意义。

随着超快激光脉冲宽度不断变窄,进一步产生单周期乃至亚周期的脉冲面临着巨大的技术挑战。通过脉冲载波包络相位精密控制技术相干合成多路超快光场,不仅是目前超快光学的重要前沿内容,也是实现亚周期脉冲极为有效的方案。结合本课题组近年来在相干合成方面的研究进展,介绍相干合成超快光场的主要技术内容,包括超宽带光谱的产生、色散管理及载波包络相位控制等技术。

利用飞秒激光在充氩气的Kagome结构空芯光子晶体光纤中产生了高亮度宽带的超连续光谱. 通过改变填充气体的气压以及输入激光的单脉冲能量可以对产生的超连续光谱进行控制. 利用中心波长980 nm的飞秒脉冲作为抽运获得了光谱范围覆盖340~1 550 nm的宽带超连续光谱. 通过基于载波的单向脉冲传输方程研究了超短脉冲在充氩气的Kagome光纤中产生超连续光谱的动力学过程.

飞秒激光在透明材料加工过程中会出现超连续光谱现象。在阐述超连续光谱产生的原理的基础上，为了分析PMMA材料在不同偏振光下产生的超连续光谱的阈值，设计了线偏光和圆偏光及不同能量加工PMMA材料的实验方案。利用光谱仪对产生的超连续光谱信号进行采集及处理，分析出不同能量下的线偏振(TE和TM)和圆偏振两种偏振态的超连续光谱的变化规律，并对比了相同能量下线偏振和圆偏振的超连续光谱的区别。实验中采用脉宽160 fs、中心波长为775 nm的飞秒激光，实验结果表明，同一偏振下能量越大，光谱谱宽越宽；通过对比不同能量下的光谱特性，观测出产生超连续光谱的阈值,线偏振光的阈值为0.46 μJ，圆偏振光的阈值为0.586 μJ；对比相同能量下的线偏振和圆偏振光，线偏振的谱宽比圆偏振的宽。

介绍了应用于我国兴隆观测站2.16 m望远镜高分辨率光谱仪的天文光学频率梳。采用掺镱光纤激光频率梳作为源光梳，通过模式滤波使模式间隔达到25 GHz，与天文光谱仪的分辨率相匹配。光谱展宽和平滑后，光谱覆盖可见光范围达到270 nm以上，光谱平滑度可长期保持在1 dB范围内，边模抑制比达到42 dB。该天文光学频率梳的视向速度理论定标精度可达cm/s量级，使寻找系外类地行星乃至直接测量宇宙膨胀速度成为可能。

利用由预估校正法和时域有限差分法求解全波Maxwell—Bloch方程得到的数值解，研究了超短脉冲激光在稠密的三能级原子系统中的频谱演化规律.研究发现：不管是在稀疏介质中还是在稠密介质中，由于自相位调制作用，频谱均被展宽，而在稠密介质中频谱的宽度要远大于稀疏介质中的情况，这主要是由于近偶极—偶极作用导致的.在稠密介质中，由于近偶极—偶极作用和自相位调制作用，频谱出现高频连续波，可以得到覆盖频率范围为10 ωp的超连续谱.