为有效监测手指康复过程中的手指关节运动角度和评估抓握训练中的接触力，研究了一种光纤光栅手指外骨骼康复装置，可以进行无抓握康复和有抓握康复两种训练。该装置包含光纤布拉格光栅（FBG）监测指套和FBG触觉指套，这些指套中嵌入了FBG传感单元。对该康复装置建立了数学模型，并分析了其合理性。FBG传感单元的平均拟合度超过0.995 5。蠕变测试中的最大波长偏移为0.9 pm。其运动角度标定的平均灵敏度大于9.5 pm/（°）。对FBG触觉指套进行力标定后得到，对称点位置的力灵敏度几乎相同。使用弧长法和直线分析法对志愿者Ⅰ的手指灵敏度进行比较，误差分别为8.45%和8.38%，表明该模型可以在可接受的范围内提供可靠的结果。通过对比监测传感单元与IMU传感器的角速度监测性能、手势监测实验与抓握力触实验验证了康复装置的可行性。

针对空间碎片在地影时段无法通过成像系统稳定跟踪，导致测距成功率低的问题，提出了一种基于阵列光纤的测距跟踪方法。该方法在接收端引入由一根中心光纤与六根环绕光纤构成的阵列结构，每根光纤均设置两路输出通道，其中一路为固定长度的基准光纤，另一路为长度各异的指引光纤。根据回波信号的时间延迟识别入射光纤，进而解算出目标相对视场中心的偏移方向，引导望远镜将目标修正至视场中心。将阵列光纤应用于测距系统中，对地影目标开展激光测距实验。实验结果表明，该方法能够实现不可见目标的偏移方向解算与测距跟踪，有效提升了测距系统在地影时段的跟踪能力与测距成功率。

为精确测量全光纤电流互感器中保圆光纤（Spun Fiber）的圆双折射与线双折射之比，提出了一种基于不动点原理的偏振矢量测量方法。该方法通过1 310 nm波段连续波长扫描观测输出偏振态的动态响应，利用庞加莱球上偏振态点绕固定旋转轴运动的几何特性消除偏振轴失准误差，实现了Spun Fiber圆/线双折射比的高精度测量。实验测得，在1 310 nm波长下Spun Fiber的偏振矢量为\mathit{n}=[\mathrm{0.015}\mathrm{1}-\mathrm{0.062}\mathrm{1}\mathrm{0.998}\mathrm{0}]，圆拍长与线拍长分别为93.347 mm和497.451 mm，圆/线双折射比为5.33，验证了方法的可行性与准确性。

在电子对抗环境中紫外光通信是编队无人机隐秘作战的有效通信手段，分簇能够降低编队保持中的通信开销并延长执行任务的生命周期，提出一种面向紫外隐秘通信的多目标粒子群优化与差分进化联合分簇算法。该算法以节点剩余能量、紫外链路接收信号强度稳定性、节点与长机的归一化距离及速度一致性为核心决策因子构建多目标簇首选举模型，结合拥挤度距离准则从帕累托解集中筛选最优解实现高效簇首决策，设计分层分簇结构与簇内自适应重构机制实现簇内快速重连与簇首切换。仿真结果表明，该算法显著降低了能耗并提升了网络生命周期，较传统低功耗自适应聚类分层分簇算法、传统加权分簇算法、添加剩余能量的低功耗自适应聚类分层分簇算法、动态尺度加权分簇算法和基于竞争神经网络的分簇算法平均能耗分别降低25.8%、23.6%、17.1%、15.3%和11.1%，在传输数据量方面分别提升91.6%、54.42%、29.3%、12.8%和9.6%，节点死亡90%时生存周期分别提升35.4%、31.1%、24.5%、11.6%和8.9%。

开发了一种基于水凝胶光纤的双参量传感探针，用于同步检测钙离子和溶解氧浓度，在疾病早期诊断、病情监测与治疗方案评估方面具有临床应用潜力。该探针以80% w/v和40% w/v的聚乙二醇二丙烯酸酯分别为纤芯和包层材料，纤芯中掺杂了钙黄绿素和二氯三（1，10-菲罗啉）钌（Ⅱ），分别作为钙离子和溶解氧的荧光指示剂。实验结果表明，在钙离子0~2 mmol/L的范围内，系统灵敏度为0.340 2 （mmol/L）^-1，拟合系数为0.997 8，检测下限达到0.095 mmol/L，响应时间为11 min；在溶解氧0~41.6 mg/L的范围内，系统灵敏度达到0.020 03 （mg/L）^-1，拟合系数为0.996 82，检测下限为0.44 mg/L，响应时间为12 min。该传感探针对于钙离子和溶解氧传感的稳定性分别为99.31%和99.4%，重复性分别达到98.47%和99.48%，对钙离子和溶解氧有较高的选择性，具有可植入、高灵敏度、实时在线监测等优势，可为生物医学检测提供创新解决方案。

为实现中医脉诊从主观经验向客观量化的转变，提出一种基于三通道U型微纳光纤的柔性传感器及系统。该传感器根据中医的手指把脉模式，将三个U型微纳光纤嵌入双层聚二甲基硅氧烷薄膜，并集成于聚碳酸酯基板，其三通道设计能够同步采集寸、关、尺三部在不同按压深度（浮、中、沉）下的脉搏波数据，模拟传统脉诊中的“三部九侯”。结果表明，三个通道的微纳光纤传感单元具备高灵敏度（11.49% kPa^-1、11.64% kPa^-1和11.13% kPa^-1）、快速响应与恢复时间（22.7 ms/9.4 ms、31.2 ms/10.6 ms和29.8 ms/8.5 ms）以及良好的一致性、重复性和稳定性等特点。进一步，结合一维卷积神经网络和双向门控循环单元深度学习模型，对多深度脉搏波数据进行量化分析，实现对左右手典型脉象的分类，准确率分别达到96.61%和96.07%。本研究可为中医脉诊的客观化、数字化与智能化提供新的方案。

针对开放道路场景下车车可见光通信系统面临的物理层安全挑战，提出一种基于交通基础设施协同的新型人工噪声辅助传输方案。该方案聚焦于交叉路口等复杂交通场景中窃听者随机分布所引发的安全威胁，利用道路基础设施如信号灯作为可信干扰节点，构建源车辆与基础设施协同的干扰信号生成机制。通过约束优化设计，人工噪声在合法目标车辆接收端实现干扰抵消，从而在保障合法通信链路质量的前提下，最大化抑制潜在窃听者的信号接收性能。鉴于窃听者位置具有随机性与不可预知性，采用窃听区域离散化建模方法，结合凹凸过程算法，构建以最小化最坏情况下窃听者信干噪比为目标的优化模型。仿真结果表明，相较于传统空间干扰方案，所提方案可显著降低窃听者的信干噪比，提升系统的保密通信速率，有效增强车车可见光通信系统的物理层安全性能。

提出了基于经验修正的贝克曼—基尔霍夫标量散射模型的超光滑光学元件表面参数预估方法，利用经验修正的贝克曼—基尔霍夫散射模型建立元件的散射率数据库，结合基于光腔衰荡法测量光学元件在不同立体角下的散射率，进而利用数值求解方法拟合得到超光滑光学元件表面参数。结果表明，所提出的预估方法能够实现超光滑光学元件表面质量参数快速高精度测量，可为空间引力波探测系统的超光滑光学元件散射测量以及杂散光抑制提供参考。同时，结合文中提出的方法，针对驻波腔光腔衰荡法散射测量实验中光束往返传播造成的正、反向散射重叠问题进行了讨论分析，提出了最佳测量角度选择方案，为实验测量提供参考。

针对随机相移算法在较少帧条纹图应用中存在误差大、求解不稳定及精度提升受限等问题，提出了一种结合相移分解法和椭圆拟合校正的三帧随机相移条纹图相位解调算法。该方法首先使用相移分解法根据采集的三帧随机相移条纹图得到两个正交分量，然后利用椭圆拟合技术求取两个正交分量空间分布椭圆的系数，进而通过理想圆校正实现了精确的相位解调。结果表明，该方法相比相移分解法精度更高，仿真下精度提高了约10倍，且在不同的条纹类型、信噪比水平、条纹数目等条件下均表现出了优越的解调性能。该方法应用简单、数据采集快、精度高，为三帧随机相移解调技术的应用推广提供了一种高效、稳健的解决方案，具有良好的应用前景。

针对传统双目视觉算法在弱纹理和高反光目标表面因特征缺失导致的匹配失效和重建畸变问题，提出了一种融合偏振特性以增强特征表征能力的改进方法。该方法通过构建偏振反射模型，从光强中分离漫反射分量，有效抑制高反光区域的干扰信息，提升其表面特征的可检测性。同时，采用偏振法线特征与漫反射光强特征联合策略，显著增强双目立体视觉系统的特征表征效能。实验结果表明：该方法在高反光、弱纹理物体表面能有效抑制高光干扰，特征点数量提升显著；所重建点云的测量值与实际测量值的相对误差小于5 mm，绝对误差小于0.5。特征增强后区域空洞率显著降低97.58%。该方法无需额外主动设备即可有效提升目标表面的特征表征能力，解决强反光掩盖特征及信息缺失导致的点云空洞问题。为工业场景下高反光、弱纹理物体的高精度三维测量提供了有效解决方案。

聚焦X射线体视成像领域的专用去噪算法缺失问题，提出灰度重映射去噪方法。该方法在预处理阶段采用OpenCV开源库的函数实现初步噪声抑制，并通过拉普拉斯算子增强边缘特征，随后在特征分割阶段依据朗伯比尔定律建立辐射衰减模型，运用最大类间方差法实现自适应阈值分割，支持多级灰度量化，最后在立体匹配阶段采用归一化互相关算法配准不同视角图像，生成高精度视差图。在上海光源的X射线纳米三维成像线站的实验表明，该算法使视差图峰值信噪比达到40.54 dB，结构相似性指数达到0.98。所提方法突破现有算法在复杂噪声场景下的性能瓶颈，利用同步辐射实现了纳米分辨下的体视成像，为高精度X射线体视成像提供新范式。

提出了一种基于CNN-Mamba特征提取结合信息选择的红外与可见光图像融合方法，旨在克服传统融合策略难以面对复杂场景和基于深度学习网络的融合策略复杂的问题。在图像编码阶段，引入了空间上下文感知模块（SCAM）来整合上下文特征信息并分配注意力权重，接着设计了一种CNN结合Mamba网络的特征提取模块（CMFE）对两种模态图像信息进行深层次提取。在融合阶段，提出了全新的自适应权重选择融合层以保留更多源信息。通过消融实验结果可以看出本文提出的网络结构与损失函数具有合理性。在对比实验中，本文在MSRS、Road-Scene、TNO和M3FD四个公开数据集上将所提出的方法与七种先进融合方法进行对比，结果显示所提方法不仅具有更好的主观视觉效果，还具有最好的客观评价指标。最后为验证本文所提出方法的后续应用能力，针对Road-Scene数据集中的行人和车辆进行目标检测任务评估，结果表明本文方法在行人与车辆检测方面均取得最多的最优指标，这充分验证了本文所提出算法的综合性能。

多光谱图像因载荷平台视角差异和背景复杂多变导致图像质量和空间尺度具有较大差异性，在各向异质的场景小目标检测性能受到严重挑战。针对该问题，重点分析了SuperYOLO模型在不同场景数据集的检测精度以及多光谱图像分辨率和质量对SuperYOLO小目标检测的影响。研究结果表明：1）SuperYOLO检测精度在独立数据集（VEDAI和HRRSD数据集）优于混合数据集；2）仪器噪声对SuperYOLO检测精度影响剧烈，当增加了5%和10%仪器噪声时，mAP@0.5由0.813降低至0.420和0.058，而在数据处理模块加入去噪的卷积神经网络可有效提升SuperYOLO模型检测精度；3）多光谱图像分辨率对SuperYOLO影响较小，降采样后mAP@0.5由0.813降至0.741和0.464。因而，仪器噪声显著影响SuperYOLO中多分支网络结构中光谱特征的提取和融合，影响SuperYOLO对于多光谱遥感图像小目标的检测精度和实用性，而提升光学图像质量，在SuperYOLO模型耦合降噪算法模块可有效推进多光谱遥感图像小目标探测与识别算法的检测能力。

夜间图像增强是指对光照条件不足的图像提升亮度、增强对比度并恢复细节。针对现有夜间图像增强方法增强后纹理细节丢失、噪声放大问题，提出一种基于多尺度融合网络的夜间图像增强方法。首先，在主干网络前端引入暗区特征提取模块，通过卷积提取图像特征并生成通道注意力权重，增强与细节信息相关的通道特征，从而有效提取暗区纹理细节。其次，设计多分支网络模块，通过三个子网络并行提取不同尺度下的图像特征，实现夜间图像全局结构和局部细节的恢复。最后，提出动态权重分配机制，自适应融合各子网络的多尺度特征，强化特征表达能力，进一步提升图像增强效果。实验结果表明，本文方法在LOLv1数据集上对比Retinexformer方法PSNR和SSIM值分别提高5.4%和1.4%；在LOLv2、LIME、NPE、MEF多个基准数据集上，增强后的图像获得了更好的主观视觉效果。此外，在公开夜间人脸检测数据集DARKFACE上，经过增强后的图像人脸检测精度更高，展现了该方法在下游任务上的有效性。

在靶场炸点位置测量中，机载红外成像具有抗遮挡、强穿透和易识别等优势，为了在简单模型中实现对红外目标的检测，提出一种结合地面合作标志点的红外图像定位测量方法。首先，介绍红外成像的小孔成像模型，给出了基于合作标志点的炸点位置计算方法。其次，提出适用于机载嵌入式平台的凸包检测算法，实现合作标志点的识别和定位。实验结果表明，合作标志点识别正确率在98%以上，在13 m高空的模拟炸点检测实际实验中位置测量精度可以达到0.056 m，能够实现对炸点位置准确可靠的测量。

提出了基于随机裂纹模板和真空金属蒸镀技术制备结构随机化金属网栅的方法。构建随机型透明导电金属网栅的光学-电磁耦合理论模型，理论分析量化随机金属网栅特征结构参数对其光学性能、衍射光强分布特性、方块电阻和电磁屏蔽效能的影响。实验结果表明，随机铜网栅光窗的可见光平均透过率达85.5%、6°入射时的平均反射率为10.3%，方块电阻为14.38 Ω/sq，1~18 GHz频段平均电磁屏蔽效能达24.56 dB。基于惠更斯-菲涅耳原理的衍射效应理论仿真与实验结果相吻合，表明网栅结构随机化使高级次衍射光强得到匀化。双向反射/透射测试证实光窗样品以镜面反射为主，其散射光强度低至10^-4 1/sr。将为解决航空航天领域高性能光电成像系统的抗电磁加固提供新的技术途径和光窗元件。

提出了一种基于环氧树脂（EP）和热塑性聚氨酯（TPU）互穿网络结构的光子晶体柔性复合薄膜，调控TPU/EP的复合比例，实现了较高温度下稳定结构色与弯折耐久性的统一。将光子晶体的虹彩效应与荧光识别技术相结合，使薄膜在自然光下呈现虹彩性，同时在紫外光激发下显示出特定的荧光图案，实现了“虹彩+荧光”的双重防伪，为鞋类产品的防伪认证提供了解决方案。

为了探究Sm³⁺离子对Eu³⁺离子发光的调制作用，采用离子注入技术分别在GaN薄膜中实现了Sm³⁺单掺杂及Sm³⁺/Eu³⁺共掺杂。通过高分辨率X射线衍射、拉曼光谱与阴极荧光等表征手段，系统研究了掺杂样品的晶体结构和发光特性。研究结果表明：随着Eu³⁺掺杂浓度的增加，XRD衍射峰的半高宽呈现单调递增趋势，这表明样品的结晶质量逐渐下降。同时，晶格常数分析显示样品内部的压应力随Eu³⁺剂量增加而增大。阴极荧光光谱分析表明存在Sm³⁺向Eu³⁺的能量传递： ⁴G_5/2 ［Sm³⁺］+ ⁷F₀ ［Eu³⁺］→ ⁶H_5/2 ［Sm³⁺］+ ⁵D₀ ［Eu³⁺］。进一步计算发现，Sm³⁺主要通过电偶极-电偶极、电偶极-电四极共振方式将能量传递给Eu³⁺。色度坐标随着Eu³⁺的剂量增加从（0.527 5，0.369 5）变化到（0.606 3，0.353 2），发光颜色从黄红向深红转变，色温由1 580 K向730 K转变。

基于铒玻璃基底，采用Ta₂O₅和SiO₂作为镀膜材料，并结合中频磁控溅射沉积技术研制了低应力红外分光膜。基于鲁棒性原理，结合镀膜设备沉积工艺，进行膜系设计，引入膜厚误差分析，提高了膜系设计的可制造性；采用控制变量法，建立Ta₂O₅和SiO₂薄膜应力与沉积工艺之间的映射关系，降低了膜层应力，提高了膜层附着力。测试结果表明，在0°角入射下，800~1 000 nm波段的平均反射率为0.16%，1 500~1 600 nm波段的平均反射率为99.87%，膜层残余应力为-105 MPa，并通过附着力试验、高低温循环试验、水煮试验等测试，满足激光测距系统中分光膜使用要求。

基于电光调制理论，数值研究了受强光注入的垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser， VCSEL）动力学状态和偏振双稳态随光注入振幅和外加电场的演变。利用新颖的均值比较解调机制解调VCSEL输出的x偏振分量和y偏振分量来获得逻辑输出。展示了时钟同步下的可重构多重触发光混沌D锁存和D触发运算，运算响应时间低至10 ps。通过计算D锁存和D触发运算的成功概率随比特位时间和光注入强度的演变，发现成功概率在等于1的前提下，增大光注入强度能有效地降低比特位时间的下限值。当光注入强度超过43 ns^-1时，比特位时间的下限值稳定降至3 ps，运算速度高达333.3 Gb/s。最后研究了自发辐射噪声对D锁存和D触发运算可靠性的影响，发现噪声强度在高达1.6×10¹⁰时成功概率恒等于1。研究结果表明本方案所实现的光混沌D锁存和D触发运算具有运算速度快、抗噪性能强以及可重构多重触发等特点，其在噪声不可避免且需高速同步可重构多重触发的数字混沌通信领域具有潜在的应用前景。

基于MobileViT模型的相位差波前复原方法实现高效、非迭代的波前重构。以不同湍流条件下的波前像差作为复原对象，分析基于MobileViT的波前重构方法的复原精度。为便于对比，同时给出了CNN、ResNet-50和EfficientNet-B0的复原结果。实验结果表明，随着湍流强度的增大，MobileViT的复原精度显著优于其它三种模型，表现出强湍流条件下的适应性，同时兼顾了轻量化与高精度，为强湍流条件下的无波前探测自适应光学系统波前校正提供了新的解决方案。

针对小型轻质高分辨率卫星多载荷集成研制需求，开展星载一体小型化、集成化设计。首先，光学系统采用改进型卡塞格林系统，主镜方形设计提升光通量，结合小像元实现亚米级分辨率，激光终端采用反射式离轴无焦扩束系统实现扩束发射接收，光路复用设计，缩小光学系统包络；结构设计采用Z型铝基碳化硅精密基台作为主承力结构，实现光学相机、激光终端与星敏感器高精度共基准集成，并以相机脱靶量驱动卫星平台执行粗跟踪；控温设计采用主动热补偿结合被动热隔离，实现温度梯度<1 ℃、稳定性≤±0.3 ℃的高精度控制。其次，建立光轴指向和波前像差线性模型多维度评价体系，通过光-机-热多学科联合优化提升系统稳定性，重力-温度耦合下光轴夹角变化≤3.24″，在轨极端工况峰-峰值≤6.77″，系统波前像差均方根≤0.06 λ。最后，经热试验及在轨影像验证，多载荷星载集成设计在复杂环境下稳定性良好，在轨长期动态传函优于0.08，满足设计要求，为高分辨率多载荷集成设计提供了新的技术路径。

生物组织及复杂材料的强光学散射特性导致光子传播路径随机化，严重制约了传统拉曼技术的探测深度与信号对比度。针对这一问题，提出一种基于光谱解析方差优化的波前整形方法，通过构建拉曼光谱与散斑方差相结合的波前反馈机制，实现散射介质内拉曼目标聚焦和微弱信号增强。实验结果表明：该方法可实现单个拉曼粒子的非侵入性聚焦，且拉曼信号增强6倍。这一成果可用于疾病早期诊断与生物标志物检测，同时为在深层生物组织内实现无标记成像提供技术支撑。

现有基于正椭偏光的等离激元涡旋透镜，在激发具有高阶拓扑荷涡旋时均需引入传输相位，限制了其小型化应用。提出一种基于几何相位的新型等离激元涡旋透镜，该结构由排列于圆形轮廓上的组合元原子构成，每个元原子集成四个矩形狭缝。研究结果表明，该设计仅利用几何相位即可在正椭偏光激励下激发任意阶表面等离激元涡旋，与传统依赖传输相位的方案相比提升了器件的紧凑性，为光子器件的微型化设计与集成化应用提供了可行路径。此外，通过调控元原子内狭缝的旋转角度，可实现器件对包括正椭偏光旋向与振幅比在内的偏振敏感性调控，拓展了该器件在光开关与生物传感等领域的应用前景。