提出并设计了一个应用数字微镜(DMD)的哈达玛变换近红外光谱仪。以光栅为分光元件，用DMD 代替传统的机械式哈达玛编码模板进行光学调制，用InGaAs单点光电二极管探测调制后的光谱信号。综合考虑分辨率、能量利用率、像差和体积等因素，合理选择狭缝长和宽、光栅入射角及透镜焦距，采用光路分段优化法进行光学设计，通过DMD 面阵上的狭缝像和探测器上的点斑尺寸等分析设计结果。模拟分辨率优于4 nm，探测器上点斑尺寸小于3 mm,光学系统尺寸为75 mm×25 mm×85 mm。为提高光谱仪对弱光谱信号的探测能力，在系统前加入了一种集光结构，使从光纤出射的光能的利用率理论值提高24.2%。实验结果表明，该光谱仪的光谱分辨率优于6 nm，通过添加集光结构可以大大提高光谱仪的能量利用效率。该光谱仪具有分辨率高、能量利用率高、体积小、成本低等优点，有广阔的应用前景。

具有几十余种化学成分的丹参粉是典型的多组分物质,应用传统二维荧光光谱难以对其作定量分析。为了研究多组分共存的丹参粉水溶液的荧光特征,利用三维同步荧光光谱法结合平行因子分析法(PARAFAC)、分半信度法(split half method)、残差平方和(sum of squared error),解析光谱重叠严重的丹参粉水溶液荧光光谱。经上述方法分析确定丹参粉水溶液的平行因子模型组分数为4,其相应组分荧光特征为:第1组分荧光特征λEx=470~480 nm,λEm=520~530 nm;第2组分荧光特征λEx=400~410 nm,λEm=490~500 nm;第3组分荧光特征λEx=370~380 nm,λEm=460~470 nm;第4组分荧光特征λEx=560~570 nm,λEm=620~630 nm。其中第2组分的荧光特征可能是丹酚酸B的荧光特征。实验结果表明,在多组分共存且有较多干扰物质时,三维同步荧光结合平行因子算法可以简化光谱分析,较好地表征丹参的整体荧光特性。本研究为多组分共存的中药材分析提供了建议与帮助。

利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对Sierpinski分形结构太赫兹透射特性进行了研究，结果表明：太赫兹脉冲通过Sierpinski分形结构会产生多个透射通带与禁带，透射通带与禁带的位置对样品结构存在一定的尺度依赖性。随着结构阵列的增加，透射峰与禁带都有加强的趋势。通过对缺级样品的分析，进而得出：透射峰与禁带的产生主要是由于方孔对太赫兹波的耦合作用，且不同的透射峰与禁带是由不同阶孔对太赫兹波的耦合作用产生的：低频区的透射峰与禁带主要是由低级分形方孔对太赫兹波的耦合引起的，高频区的透射峰与禁带主要是由高级分形方孔对太赫兹波的耦合作用引起的。

飞秒光梳为精密光谱测量领域带来了革命性的进展，不仅为射频与光频建立了直接的联系，将光谱测量精度提高至17 位，而且还可以直接用于光谱测量，产生了一门新的学科--直接光梳光谱学(DFCS)。在DFCS 中，光梳脉冲能量放大和非线性频率变换是不可或缺的手段，但是传统的脉冲放大、高次谐波产生过程会导致光梳的频率分辨率下降，精度和能量难以兼得。本文报道了激光光谱学中的重大进展--拉姆塞光梳光谱学，该技术结合了两个诺贝尔奖概念，可实现光谱的高准确度、高分辨率测量。

采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术结合偏最小二乘判别分析（PLS-DA）对新疆、青海和俄罗斯的白色软玉进行产地研究。选取产自新疆（和田、于田、且末）、青海（格尔木）、俄罗斯（贝加尔湖）的146个白色软玉样品作为样品集，从样品集中随机抽取111个样品作为校正集，用于建立PLS-DA识别模型，剩余35个样品作为验证集，用于检验PLS-DA识别模型的预测效果。采用LIBS对三个产地的软玉样品进行成分分析，选择Na、K、Al、Li、Be、Mn、Sr、Zr、Ba、Y、Ce作为目标元素，并选取589.995，766.490，396.152，670.793，313.042，257.610，407.771，389.138，455.403，437.493，401.239 nm处的谱线作为目标元素的分析谱线，选取Si元素作为内标元素，以其在 288.158 nm处的谱线作为内标元素分析谱线，分别计算各目标元素与内标元素的谱线强度的比值Rx，由Rx组成自变量矩阵，用于模型的建立与预测。实验结果表明，采用LIBS结合PLS-DA建立的产地识别模型，其校正自变量和验证自变量与实际分类变量的相关系数都大于0.9

提出脉冲激光修锐青铜结合剂砂轮过程中存在相爆炸现象，分析了相爆炸对激光修锐产生的不利影响，并对相爆炸进行理论研究，为激光修锐青铜金刚石砂轮提供理论指导。开展相关实验，研究相爆炸发生时的激光工艺参数范围，采用高速相机对激光修锐过程的相爆炸进行观测，并采用超景深三维显微系统观察修锐后青铜金刚石砂轮地形地貌与青铜轮表面质量，得出激光修锐青铜结合剂砂轮要避免相爆炸发生，使得磨粒突出结合剂周边有容屑空间。优化相关条件下激光修锐青铜金刚石的工艺参数，并获得较理想的修锐效果。

运用杂化密度泛函方法(DFT)B3LYP，在LANL2DZ赝势基组水平上对Yn(n=2~10)团簇的多种可能初始构型进行了结构优化和频率及光谱分析，根据能量最低原则确认了Yn(n=2~10)团簇没有虚频的基态结构，且计算得到的结构比以往理论计算得到的结构能量更低，Y2振动频率ωe=188.9 cm-1比以往计算值更接近实验值184.4 cm-1，在此基础上研究了团簇的稳定性和极化率，并分析了Yn(n=2~10)团簇的光谱性能。结果表明，Y7为所研究团簇结构转折点，团簇的电子稳定性随着原子数增加而逐渐减弱。振动光谱分析表明，Yn(n=2~10)团簇中具有较高对称性的C2v和Cs点群具有更多的振动模式，而稳定性较强的Y7和Y9在所研究频段内分别有较好的红外和拉曼活性，有明显的共振现象。

在应用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术进行气体检测时，气体检测精度受系统各功能模块性能的影响，针对这个问题研究了系统中光电探测器的输出电流噪声谱密度和响应度两种特性。推导出了探测器输出电流表达式，得出了输出电流噪声谱密度特性与激光器相对强度噪声(RIN)有关的结论，并通过实验验证了TDLAS 系统中激光器RIN 的存在。通过仿真，研究了RIN 对探测器输出电流的影响，给出了不同条件时的电流噪声谱密度曲线。为避免环境温度的变化影响光电探测器响应度，采用一种实时校正方法，给出了其原理及校正公式。以氨气为检测对象，运用该方法对氨气浓度曲线进行校正。

为解决多通道光谱图像数据成像过程中更换滤光片造成的几何畸变问题，研究了一种基于快速稳健特征(SURF)与最大子矩阵的多通道光谱图像配准方法。利用SURF算法提取了多通道光谱图像的特征，经过透视变换得到初步配准图像。针对配准后图像边缘出现零像素值无效区域的问题，提出了通过最大子矩阵检测图像中最大内接矩形的方法，去掉了无效边缘区域，最大化地保留了有效区域信息。对壁画的多通道成像数据进行了实验。结果表明，所提方法在图像尺度与亮度变化方面具有更好的稳健性，能够避免其他配准方法中无效区域对后续光谱重建与颜色复原的影响，在配准精度、信息最大化保留、时间效率方面也具有更好的性能。

新的激光技术，脉冲式和连续式，使其有可能看到无多普勒加宽的光谱，能标定能级和提高灵敏度，现在正在开辟新的应用。