阐述了光纤加速度计的工作原理，利用有限元方法得到光纤加速度计两弹性柱体外半径上节点的径向形变ΔR，并通过公式计算得出加速度灵敏度值39.69dB（0dB=1rad/g），最后依据仿真得到的结构材料参数，研制了光纤加速度计,并测得其加速度灵敏度为39.43dB,与仿真结果相差0.26dB，实验数据与仿真结果相吻合。研究结果表明，利用有限元方法对光纤加速度计加速度灵敏度性能进行仿真具有一定可行性，该研究对芯轴式推挽型光纤加速度计的结构设计和广泛应用具有重要的理论指导意义。

随着p型晶体硅太阳电池转换效率的不断提高，由于光致衰减（LID）造成的效率损失问题也日益突显。文章通过光辐照的方式分别对电池片和经过光衰处理后的电池片进行抑制光衰和光衰恢复处理，前者光衰幅度极大下降，后者光衰得到很好的恢复，并且达到了一个相对稳定的状态，表明光恢复处理可以很好地改善掺硼p型晶体硅太阳电池的LID现象。特别地，针对p型高效电池结构钝化发射区和背表面电池（PERC）技术来说，光恢复处理工艺基本上克服了LID的现象，24h光衰幅度仅为0.03%。LID现象的解决，将为PERC技术的大规模推广奠定基础。

基于InAs/GaAs量子点中间带太阳电池(QD-IBSC)结构和载流子漂移扩散理论建立了计算电流密度与静电势的数学模型，从理论上分析了量子点中间带太阳电池的电压电流特性，定量讨论了量子点层厚度、温度以及n型掺杂对电压电流特性的影响。模拟结果表明：在i层厚度取400nm时转化效率达到最大值14.01%；温度会对量子点中间带太阳电池的电压电流特性产生影响，温度在300~350K范围内，开路电压Voc随温度的升高而明显减小，短路电流Jsc几乎不变；对i区进行n型掺杂会抑制量子点层发挥作用。

通过构建外腔半导体激光器的等效腔模型，并在修正的肖洛-汤斯线宽公式中引入外腔压窄因子，系统模拟了光纤光栅外腔半导体激光器的电流阈值特性和线宽特性。以等效腔模型为基础，综合考虑外腔压窄因子，利用修正后的肖恩-汤斯公式，使用Matlab对外腔激光器的阈值和线宽特性进行了系统的模拟。模拟结果表明：通过增加外腔反射率，可有效增加光子寿命并降低阈值载流子浓度，进而获得较低的阈值电流，对于0.81的外腔等效反射率，阈值电流低至3.83mA；通过增加外腔反射率、耦合效率和外腔长度，可显著压窄线宽至千赫兹量级；此外，合理限制增益芯片尺寸也会压窄线宽。激光器工作电流为60mA时，当外腔光栅反射率由0.1提高至0.9可使阈值电流由9.04mA降低至4.01mA，线宽由95.27kHz降低至1.34kHz；当外腔长度由2cm增加至6cm时，激光器线宽由3.20kHz降低至0.36kHz。

研究了基于FIrpic的超薄非掺杂有机电致蓝色磷光器件的光电特性。改变超薄非掺杂FIrpic发光层以及其隔离层的厚度，可以调控FIrpic分子的聚集及激子相互作用强度对器件性能的影响。研究结果表明，具有TCTA 5nm/FIrpic 1nm/TCTA 5nm/FIrpic 1nm/TPBI 5nm/FIrpic 1nm多发光层结构的器件性能较优，最大发光效率为9.9cd/A，超薄非掺杂发光层结构避免了掺杂方法中共沉积磷光材料浓度的精确控制，有利于简化器件制备工艺。

对基于斜台面工艺的背照式pin型GaN紫外雪崩探测器制备进行了简要介绍。通过斜台面制作工艺的对比优化研究，完成了GaN紫外雪崩探测器的低损伤斜台面制作，器件测试结果表明，高质量斜台面能够有效抑制雪崩探测器的表面提前击穿，器件暗电流特性优良，获得了超高雪崩增益的GaN紫外雪崩探测器。

采用扫描电子显微镜和电学分析技术研究了电荷耦合器件（CCD）多晶硅层间绝缘介质对器件可靠性的影响。研究结果表明，常规热氧化工艺制作的多晶硅介质层，在台阶侧壁存在薄弱区，多晶硅层间击穿电压仅20V，器件在可靠性试验后容易因多晶硅层间击穿而失效。采用LPCVD淀积二氧化硅技术消除了多晶硅台阶侧壁氧化层薄弱区，其层间击穿电压大于129V，明显改善了器件可靠性。

用1064nm皮秒脉冲激光辐照PV型线阵HgCdTe探测器，随着激光能量的增大，探测单元出现了不同程度的损伤，发现了致损单元的反常响应现象，致损单元响区蓝移，对波长为1064nm的光响应灵敏度明显增强。结果表明：受损单元p型碲镉汞层出现汞析出现象后，受损光敏元碲镉汞材料组分和载流子浓度发生变化，pn结耗尽层宽度的变化导致pn结等效电阻变化，这是导致芯片损伤单元出现反常响应的主要因素。研究发现受损光敏元随着碲镉汞材料组分增大，碲镉汞材料能带禁带宽度增大，使探测器响区出现蓝移现象，这是损伤单元对波长为1064nm激光响应更加灵敏的主要原因。

从半导体激光器的速率方程出发，讨论了DFB半导体激光器的等效模型以及模型中各个参数的提取方法。分析表明该等效电路模型可以与后端封装设计级联，从而得到端到端的仿真结果，有助于提升工程上光电模块的设计效率。

针对机械式光开关的抖动问题，利用一般等截面悬臂梁模型和端部有附加质量的悬臂梁模型，采用模态叠加法求解悬臂梁在冲击力作用下的动态响应，得出了机械式光开关抖动的原因和降低光开关抖动的结构设计方法。利用该方法对一种有抖动的移动棱镜式机械光开关的结构进行改进，实验结果表明，改进后的光开关基本无抖动。

引入Taguchi方法分析并优化一种带外延层的PPD结构（EPPD），并通过SILVACO软件进行验证。实验结果显示该方法通过对EPPD像素结构工艺参数的优化，提升了该结构抑制噪声的能力和光电转换性能。

尾纤模块研磨质量对闭环光纤陀螺直接耦合光路的插入损耗和陀螺精度有着直接影响。从降低研磨砂纸的磨损程度及保证光纤端面均匀磨损的角度出发，在不同行星齿轮转速及不同研磨距离的情况下对尾纤模块几何中心点在研磨砂纸上的研磨轨迹进行了Matlab仿真分析，得出了一组优化的研磨参数，并进行了研磨实验。实验结果表明建立的研磨方程正确，同时证实行星齿轮转速为1r/min时研磨砂纸利用率高且磨损程度轻。

工程实际中存在不同的散热需求，合理选择散热性能描述指标，是实现散热结构最优设计的关键。以密度法为基础，针对典型的均匀生热及非均匀生热工况，分别以散热弱度、算术平均温度、几何平均温度、温度梯度及温度标准差五种散热结构拓扑优化目标函数进行计算。通过比较最优结构中的平均温度、最高温度、温度梯度、温度标准差和散热弱度等温度特征指标，总结得出各目标函数对不同工况的适用性，以便在实际工程应用时，在高导热材料给定的条件下，快速准确地选择出具有针对性的目标函数，设计出符合实际工程要求的散热效果最佳的散热通道。

建立了空芯带隙型光子晶体光纤残余双折射理论分析模型，采用全矢量有限元法研究了光纤残余双折射产生的原因，最后搭建实验平台对空芯带隙型光子晶体光纤的残余双折射进行测试，并对光纤双折射的波长依赖性和温度稳定性进行了探究。仿真与实验结果表明，纤芯残余形变是导致残余双折射的重要因素，残余双折射随纤芯椭圆率的增大而增大，同时残余双折射的波长依赖性显著，温度依赖系数为0.3×10-9/℃。

在酸性溶液中利用恒电位沉积法在导电玻璃(ITO)上沉积Cu2O薄膜，并以KCl为添加剂对其进行掺杂，采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射谱(XRD)等手段研究了氯掺杂对Cu2O表面形貌和晶体结构的影响。紫外-可见吸收光光谱确定得到的Cu2O和Cl掺杂Cu2O(Cu2O-Cl)样品的禁带宽度分别为1.98和1.95eV。根据表面光电压谱和相位谱，掺杂前后的Cu2O均为n型，Cu2O-Cl有更强的表面光电压响应。场诱导表面光电压谱结果表明未掺杂Cl的Cu2O在加负偏压时易形成反型层；氯离子的掺杂引入杂质能级可以提高n型导电性。光电化学性能测试发现，以Cu2O、Cu2O-Cl为光阳极组成的光化学太阳电池，在大气质量AM 1.5G、100mW/cm2标准光强作用下光电转换效率分别为0.12%和0.51%。

为了获得光学Tamm态(OTS)的特性，建立了一种银-光子晶体-银结构，并利用银的Drude-Lorentz色散模型和特征矩阵法研究了该结构中OTS的波长特性和吸收特性。结果表明，在该结构中存在两个OTS，分别称为OTS1和OTS2。OTS1和OTS2的中心波长随入射角的增加向短波方向移动，OTS1和OTS2的中心波长间距随着入射角的增加而减小。OTS1和OTS2中心波长随银层厚度的增加向短波方向移动，OTS1和OTS2的波长宽度都随银层厚度的增加而减小。OTS1和OTS2都具有较大的吸收率，OTS1和OTS2的吸收率随银层厚度有着相似的变化规律。这些特性的获得加深了对银-光子晶体-银结构中光学Tamm 态特性的认识。

利用热蒸发物理气相沉积法在300K的硅基底上制备了p型多晶PbSe薄膜，研究了氧敏化过程对其微观结构和电性能的影响。经XRD、XPS和SEM测试表明，制备的多晶PbSe薄膜为（200）晶面优先生长的面心立方结构，其经高温氧敏化后在微晶表面和晶界处形成了由SeO2和PbO混合氧化物构成的氧化层新相，其微晶会在氧化反应和重结晶的作用下融结在一起，晶粒间间隙会随着退火温度的不断提升而逐渐变小。霍尔效应仪测量表明，常温下沉积的多晶PbSe薄膜为p型，氧敏化未改变其导电类型；随着氧敏化退火温度的增加，其载流子浓度降低，载流子迁移率和薄膜暗电阻不断增大，但实验发现氧敏化过程未提高p型PbSe薄膜的红外光敏性。

利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术在蓝宝石衬底上制备了GaN∶Mg薄膜。首先，对Delta掺杂p型GaN的掺杂源流量进行优化研究，研究发现在较低46cm3/min的CP2Mg源流量下，晶体质量和导电性能都有所改善，获得了较高空穴浓度，为8.73×1017cm-3，（002）和（102）面FWHM分别为245和316arcsec。随后，采用XRD、Hall测试、PL以及AFM研究了在生长过程中加入生长停顿对Delta掺杂p型GaN材料特性的影响，发现加入生长停顿后，样品电学特性、光学特性和晶体质量并未得到改善，反而下降。

采用溶胶-凝胶法在氧化铟锡(ITO) 玻璃上制备三氧化钨（WO3）薄膜，将其在300℃下焙烧2h，再通过电沉积法在表面生长聚苯胺（PANI）薄膜。采用电化学方法、光谱分析法及扫描电镜等测试手段对WO3薄膜、PANI薄膜及PANI/WO3复合膜进行表征，发现复合膜着色态与褪色态透过率差异显著，变色效率（CE）达到57.94cm2/C ，比PANI和WO3薄膜的CE值28.94和10.55cm2/C分别提高了50%和82%。扫描电镜结果表明，PANI薄膜表面结构疏松，有无序的微孔；而复合膜的结构规整、微孔排列相对有序且表面形貌均匀。

将噪声对消理论应用于同类混合信号中微弱信号的提取，分析了信号相关性对提取结果的影响。在Simulink中仿真了相关2FSK信号使用噪声对消理论提取期望信号的误码率。对原有的噪声对消工作模式做出改进，提出了基于训练模式的工作方式。仿真结果表明，在新的工作模式下，相关的2FSK信号能够很好地分离，系统在高斯噪声条件下的误码率曲线和理论曲线基本重合。

无线ad-hoc网络部署在非人为控制的外部环境中，采用电池供电。在这种应用环境中，如何通过合理的路由协议设计降低能量开销、提高网络的生存时间是近年来研究的热点。文章提出一种结合链路质量与能效的跨层路由协议。在路由建立阶段综合考虑链路质量、发送数据包的能耗和节点剩余能量来建立路由。通过在路由维护阶段对链路质量和节点剩余能量进行检测，预测路由中断的发生，并进行本地修复。通过在IEEE 802.15.4 Matlab模拟器下进行仿真，验证了该协议能够有效地提高网络的生存时间、数据投递率及AODV协议的性能和稳定性。

基于修饰技术提出了一种改进的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法。该方法构造的QC-LDPC码具有较低的编码复杂度，其校验矩阵围长至少为6，避免了四环的出现，具有良好的围长特性。仿真分析表明： 通过该构造方法构造的码率为93.7%的QC-LDPC(3969,3717)码在降低其编码复杂度的情况下，拥有与其对应的未应用修饰技术的QC-LDPC（3969,3719）码相媲美的纠错性能；并且在相同条件下，QC-LDPC(3969,3717)码的纠错性能要好于利用随机构造方法构造的PEG-LDPC(3969,3720)码，以及ITU-T G.975中已广泛用于光通信系统中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码，更适合于光通信系统。

对多障碍物环境下微机器人集群自主通信转接的控制问题进行了研究。结合微机器人尺寸小的特点，采用低功耗的红外通信方式，利用载波侦听多路访问技术实现了多移动微机器人间的红外通信。在红外通信的基础上，建立了基于弹簧阻尼系统的自主通信转接控制模型，设计了相应的控制器以实现微机器人的运动控制，进而实现微机器人集群的自主通信转接。仿真结果验证了该控制方法的有效性。

针对偏振光谱强度调制（PSIM）系统存在的环境稳定性问题，在PSIM系统实现偏振光谱信息调制解调机理的前期研究基础上，经过严格的理论推导，提出了一套基于傅里叶变换、滤波和傅里叶逆变换等数字信号处理过程的PSIM系统环境稳定性实时自校准算法流程。该算法流程可以从PSIM系统的实测数据中分离出因环境扰动而引入的变化量，实现PSIM系统解调系数自校正，从而有效增强PSIM系统的环境适应能力。

有效提取大气偏振模式信息是实现偏振光导航应用的前提条件。借鉴昆虫偏振敏感机理，设计了一种基于“3对偏振对比单元+1个光强检测单元”的仿生偏振光检测系统，详细阐述了光学前端接收结构、信号调理及主控硬件电路等功能模块设计。针对偏振正交误差的影响，基于激光器、调节台、偏振分析仪搭建了系统测试标定平台，并分别在室内暗场和室外晴朗天气下对传感器系统的输出偏振角进行了测试。结果表明，该系统偏振角平均误差小于0.5°，能够提供准确的航向信息，实现大气偏振模式的稳定获取。

实验研究激光对液体贮箱的辐照效应时，需测量贮箱内液体的流动状态。当壳体温度不超过液体的饱和温度时，贮箱内液体为自然对流形态。利用粒子图像测速（PIV）技术，搭建了二维数字PIV系统，实现了液体平面内的速度场测量。采用粒径1~5μm、密度1.05g/cm3的空心玻璃微珠微粒做为示踪粒子；利用532nm连续波激光器和三个平凸柱透镜构建了片光系统；采用装有微透镜阵列的CCD相机记录粒子图像；利用互相关算法处理粒子图像计算速度场。将此技术应用于激光辐照液体贮箱实验之中，实验结果与数值计算结果相符较好。

介绍了一种适用于空间科学实验的显微图像自动获取系统，对三维立体目标进行微米级尺度显微成像。文章通过对常用的自动调焦技术的对比分析，总结出适合复杂背景下，空间三维立体目标的自动调焦方法。根据该方法确定系统方案并研制原理样机。通过实验验证表明，系统能够准确获取三维立体目标的显微图像，图像清淅且一致性好。

分析了经典的CLIQUE聚类算法，阐述了该算法存在的局限性，针对该算法时间复杂度高和聚类精度低的问题，提出了一种改进的CLIQUE聚类算法；改进的算法不仅具有传统CLIQUE算法的优点，而且利用降低冗余维度和备份密集单元数据库D′的策略，大大降低了搜索成本和时间复杂度；且进一步用混合网格划分技术替代原有算法的固定网格划分技术，提高了聚类结果的精度，保留了密集单元的完整性。

在连铸坯线结构光视觉定重方法中，测量轮廓横截面积的两结构光平面的重合度对测量结果影响很大。为了快速准确地调整两结构光平面重合，文章基于视觉测量理论与空间坐标转换原理，提出了利用方框式圆点靶标调整两线结构光平面重合度的方法。推导出了结构光调整数学模型。调整时，首先由调整模型计算出两结构光平面在水平与竖直方向上的夹角，通过调整机构使两结构光平面的平行度达到测量要求；然后平移其中一个结构光平面，使两结构光平面重合度满足测量要求。组建了实验系统，实验结果显示利用该调整方法所得调整角度绝对误差小于0.05°，平移距离绝对误差小于0.1mm，能满足测量精度要求。

针对傅里叶变换分析法中的离散过程理论分析存在的不足，对CCD采样过程中影响相位测量精度的主要因素进行了详细分析和仿真研究。讨论了CCD像元尺寸在采样过程中对傅里叶变换频谱的影响，理论分析了傅里叶变换法中CCD像元的尺寸、随机噪声和量化误差对相位测量精度的影响。计算机仿真和实验结果均表明，用傅里叶变换分析法对具有不同密度的干涉图进行分析时，CCD像元尺寸对采样后输出的光强信号的调制度、信噪比和频谱展宽均有影响，像元尺寸越大，采样后条纹信号的调制度和信噪比越低，其频谱展宽越大，经相位解算后得到的相位测量误差越大。以相位测量误差的RMS值大于0.05λ作为判断基准，信号的信噪比约为20，为扩展傅里叶变换分析法的动态测量范围提供了理论基础。

针对航拍图像存在平移、旋转、尺度和亮度变化的问题，提出了一种新的基于二进制鲁棒不变尺度特征(BRISK)的快速图像自动配准算法。首先提取BRISK特征点，其次采用引导互匹配策略得到初始匹配点对，然后采用预检测的随机抽样一致(RANSAC)算法剔除误匹配点对，最后用最小二乘法求出帧间的变换模型参数，采用双线性插值得到配准后的图像。实验结果表明，该算法不但满足配准精度的要求，而且运行速度远远快于SURF算法,具有一定的理论和应用价值。

针对大亚湾中微子实验中对掺钆液体闪烁体位置进行标定的需求，采用红外CCD摄像头对液位进行非接触无损检测，然后通过图像采集、图像预处理、图像分割、液位定位和液位测量等图像处理技术，实现对掺钆液体闪烁体位置的检测。文章在介绍整个红外CCD图像处理系统的同时，重点介绍了分段线性灰度拉伸算法、数字形态学等方法。实验结果表明，所提方法提高了被测液体位置的精确度，有效解决了当液闪存于底部位置以及金属环位置时无法准确测量液位的问题，并且满足误差在正负2mm范围的实际要求。

为了提高视频烟雾检测的准确性，克服图像型火灾烟雾检测对复杂环境的低适应性，实现对火灾烟雾的实时检测，提出了一种基于视频序列的火灾烟雾颜色检测算法。该方法首先采用基于Kalman滤波的背景重建法提取出烟雾区域的像素，然后再将其归一化到RGB空间模型，分析各颜色分量的数据，并将这些表征烟雾颜色信息的数据经Matlab进行曲线拟合分析，最终确定出烟雾颜色的决策条件，并对来自网络的火灾视频和其他运动视频进行测试。实验结果表明：基于视频序列的火灾烟雾颜色检测能够很好地将火灾烟雾和其他干扰物区分开，达到早期预警的目的。