红外光谱有着广泛的应用。合肥红外自由电子激光装置能够为用户提供高亮度的中/远红外辐射，为高水平的红外研究提供基础条件。自由电子激光和实验站之间需要用光束线连接起来，以便在完成红外辐射高效输送的同时进行聚焦、诊断等。本文介绍了合肥红外自由电子激光装置红外光束线的设计与性能，主要包括光束线的总体要求、设计方案和布局、光学设计、光斑演化、光束传输、激光的分束取样、激光宏脉冲的在线同步测量、激光光谱的在线同步测量等。调试结果表明，设计达到了预期指标，整个光束线可以稳定运行。

回顾和总结了远红外高光谱大气遥感的理论基础，从大气吸收和冰晶粒子散射敏感性的角度介绍了远红外高光谱遥感冰云参数的优势。对远红外高光谱大气遥感仪器的发展脉络进行了梳理和总结，重点对相关仪器的参数及关键技术问题进行了讨论。概述了远红外高光谱冰云特性遥感的主要方法，展望了远红外高光谱技术未来在冰云探测中的应用潜力，并提出了研究思路与方案，以为后续远红外高光谱大气遥感技术研究提供一定的参考。

基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应，并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元，并将x、y方向分别设置为完美匹配层（PML）、periodic边界条件，通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明，该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上，最高可达87.05%。当图案占空比相同时，单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应，导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合，这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。

以治疗血栓的新型药物拜瑞妥为例，利用远红外光谱，实现了药物快速准确的定量分析。首先，基于密度泛函理论进行理论仿真，分析了拜瑞妥基团结构的振动模式，预测其在0~100 cm^-1波数范围内存在多种共振吸收。接着，利用远红外光谱仪对拜瑞妥进行检测，获得了与理论仿真结果高度一致的实验谱图，明确了拜瑞妥在远红外频段的特征吸收峰。最后，对不同质量拜瑞妥样品进行了测试，研究了拜瑞妥的特征吸收峰强度与其质量之间的线性关系，以多个特征峰为指标进行联合分析，实现了拜瑞妥药物含量的快速定量分析。研究结果有助于推动相关抗血栓药物的快速检测手段的发展。

针对油茶籽采收过程中缺乏判断其成熟度的依据，导致茶油的质量和产量不佳等问题，提出一种基于中红外和远红外光谱数据融合检测油茶籽成熟度的方法。采用傅里叶变换红外光谱仪测试了在不同成熟阶段，不同含油率油茶籽的中红外和远红外光谱数据，利用不同特征提取方法（主成分分析法、连续投影算法、无信息变量消除法）对原始光谱数据进行特征提取，再结合支持向量机算法（SVM）建立了油茶籽成熟度的鉴别模型。结果表明：在中红外波段范围内，采用连续投影算法结合遗传算法优化的SVM模型，获得最优的鉴别精度为93.33%；在远红外波段范围内，利用主成分分析法结合遗传算法优化的SVM模型，实现了96.67%的鉴别精度。将中红外波段数据与远红外波段进行数据融合，结合优化后的SVM算法能将鉴别精度提高到100%。该研究表明，红外光谱技术结合优化后的SVM模型可以实现对油茶籽含油率的精确鉴别，数据融合技术能够有效地增加光谱信息并且去除单一光谱的冗余信息。该结果可为油茶的最佳采摘时间提供参考，并可拓展应用到其他农林产品成熟度的鉴别中。

对地观测任务“远红外出射辐射认知和监测(Far-infrared Outgoing Radiation Understanding and Monitoring, FORUM)”在2019年被选定为欧洲空间局(European Space Agency, ESA)“生命的行星计划”中“地球探测器”的第9个任务。FORUM任务的目标是测量大气平流层和对流层在100~1600 cm-1(即6.25 ~100 m)范围内的远红外发射光谱，其红外有效载荷包括非成像的傅里叶变换光谱仪——FORUM探测仪(FORUM Sounding Instrument, FSI)和FORUM嵌入式成像仪(FORUM Embedded Imager, FEI)。在A/B1阶段方案研究期间，ESA分别投资了两个团队,开展了A、B两个方案研究。空客防务航天公司(Airbus Defence and Space GmHB, ADS)牵头A方案，泰雷兹阿莱尼空间英国有限公司(Thales Alenia Space Ltd-UK, TAS-UK)牵头B方案。本文重点介绍了TAS-UK的B方案中FSI和FEI两台红外有效载荷在B1阶段进行的设计及关键技术研究状况。

为了使远红外探测器获得高信噪比的光电信号，围绕与工作波段在50~70 μm、像元数量64×64 、像元大小120 μm×120 μm的制冷型凝视焦平面阵列探测器相匹配的透射式远红外显微成像光学系统的设计与仿真等内容，开展了相关工作。通过对杂散光的分析，预测了冷反射效应所产生的不良影响并且提出了相应的解决方案；仿真模拟结果表明，当光学系统的空间分辨率、数值孔径、焦距、有效放大倍率、中心波长分别为200 μm、0.25、14 mm、10、61 μm时，系统的调制传递函数值和包围圆能量集中度在特征频率5 lp·mm^-1处分别达到0.305和80%，能够得到清晰可辨的物像，符合焦平面阵列探测器的工作要求。