针对水下光通信受湍流、生物活动等影响引起链路失准，或通信距离改变导致接收光强变化较大的问题，结合直流偏置正交频分复用光信号的特点，提出了一种自适应光强探测电路。该电路通过自动增益控制技术调整对接收信号的放大倍数，输出稳定的电信号。首先对自适应光强探测电路的相关参数进行理论分析和仿真验证，然后设计研制该电路并进行空气信道和水下信道的实验测试。结果表明，该电路能够实现对不同强度光信号的自适应调节，输出电信号峰峰值基本稳定在600 mV左右，波动范围为-3.3%~3.3%。

海水水下温度测量对研究海洋环境和气候监测及自然灾害的早期预报等十分重要。 利用蓝绿激光在海水中良好的透射性, 拉曼光谱技术可应用于大面积海水水下温度的快速遥感监测。 但目前能够实现现场连续水温监测功能的实用化拉曼光谱水温遥测系统还尚未见报道。 研制了实用化低成本的拉曼光谱水下温度遥测系统, 开发了光谱实时采集和数据处理软件。 数据处理中结合了面阵CCD的空间累加与时间积分及本底扣除算法, 有效增强了拉曼光谱的信噪比和光谱系统的探测灵敏度。 为了提高实际测温精度, 以短波段拉曼谱的面积(SHB)与长波段拉曼谱的面积(SNHB)之比作为光谱信标与水温建立关系, 研究了测温精度与光谱积分范围和拟合阶次的关系。 实验测量了五百多组不同水温的拉曼光谱, 分别选用比值SHB/SNHB和SNHB／SHB与水温进行线性拟合和二阶多项式拟合。 研究结果显示, 分界波长对面积比值变化范围影响很大, 而拟合阶次对面积比与温度的拟合关系的准确度影响很大, 两者最终都影响水温测量误差。 为了更客观地反应不同面积比法、 分界波长和拟合阶次对水温测量误差的影响, 分析了温度测量误差与不同分界波长的关系。 结果显示, 温度测量误差受分界波长影响较小, 受面积比法和拟合阶次影响较大; 相同情况下2阶多项式拟合结果优于相应的线性拟合结果; 而采用比值SHB/SNHB与水温进行线性拟合时测温精度较高, 且拟合参数易于调整。 进一步研究了不同面积比方法和分界波长对系统抗干扰性能的影响。 研究结果显示, 比值SHB/SNHB法抗干扰能力随分界波长减小而减小, 而比值SNHB／SHB法抗干扰能力随分界波长减小而增大。 上述研究结果提高了温度反演算法参数设置的合理性和拉曼散射系统测温精度及系统抗干扰能力。 综合考虑上述研究结果, 数据处理中设定649.3 nm作为分界波长计算拉曼光谱面积比SHB/SNHB与水温进行线性拟合。 最后通过实验检验了拉曼光谱水下温度遥测系统的连续实时测温能力和测温精度。 结果显示, 拉曼光谱系统测温值与高精度同步温度传感器测量温度一致, 最大测温误差为±0.5 ℃, 测温误差的标准差约0.21 ℃。

传统拉曼特征峰峰比法一般采用线性回归法建立乙醇浓度与峰峰比的线性关系从而反演乙醇浓度实现乙醇定量分析, 但仅在较低浓度范围适用。 针对这一问题, 采用自主研制的激光拉曼乙醇含量检测系统实验研究了不同浓度乙醇溶液拉曼光谱特征峰(非对称CH2伸缩振动2 924.0 cm-1)与本底水峰(3 350 cm-1)相对强度关系, 提出适用于大范围乙醇浓度测量的非线性回归分析方法。 利用邻域平均算法去除拉曼光谱突变噪声, 结合多点插值处理实现光谱基线校准。 基线校准及归一化处理后, 可有效消除突变噪声及强荧光背景的影响。 分别采用二次多项式和e指数数学模型对拉曼峰值强度比随乙醇浓度变化关系进行非线性回归并与线性回归分析进行对比。 结果表明, 线性拟合相关系数约为0.991, 线性回归模型乙醇浓度准确测量的适用范围为15%～60%; 非线性拟合相关系数高于0.997, 非线性回归模型乙醇浓度精确测量的适用范围为3%～97%。 非线性数学模型可为乙醇溶液浓度定量分析提供理论基础, 将该数学模型应用于乙醇含量检测系统, 可实时反演较为精确的乙醇浓度, 从而实现大浓度范围内具有荧光背景干扰的乙醇溶液快速、 实时、 准确的定量分析。

海洋探测布里渊雷达结合了布里渊散射、激光雷达和遥感技术，是一种新颖的频率探测激光雷达，可以抵御幅度噪声，具有相当高的信噪比，抗干扰性强、测量精度高。分析了布里渊散射雷达系统的关键技术，概要地介绍了国内外布里渊雷达关键技术的发展状况，并讨论了布里渊雷达技术在海洋探测领域的实用化进程及应用前景。

提出一种测量扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制特性的新方法--横向剪切干涉法.对经扭曲向列液晶空间光调制器调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,并用最小能量算法计算其波面的相位分布,从而测得扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制曲线.该方法对振动、空气扰动不敏感,对测量环境要求不高.给出了TN-LCSLM不同调制状态下相位调制幅度的三维轮廓图.

基于Jones矩阵理论和液晶弹性自由能理论，分析计算了扭曲向列型液晶空间光调制器(TN－LCSLM)的复振幅调制特性．以显示一维矩形光栅为例，详细计算了不同输入输出偏振器配置下的一级衍射效率．数值计算结果和分析表明，在加输出偏振器和不加输出偏振器两种情况下都存在一个具有最大一级衍射效率的取向配置．

把基于高分辨空间光调制器(SLM)的动态计算全息波面变换系统看作一个相干光学成像系统,分析并推导了该系统的点扩展函数(PSF),进而研究了SLM像素结构所引起的固有切趾和展宽效应.通过计算机模拟考察了SLM填充因子和衍射距离对系统分辨率的影响,给出了满足抽样定理所要求的系统的最小衍射距离.最后提出了一种消除SLM像素结构影响的物波频谱预处理方法.这一研究为优化系统设计,完善波面变换系统提供了新的途径.

基于两步同轴相移数字全息,首先从理论上分析了记录时不同相移角的选取及相移误差对再现像的影响,并给出了一种利用再现像所有抽样点的强度偏差之和作为评价标准,通过逐步改变理论设定相移角值来寻找实际相移角的相移误差消除新方法;其次对二步相移数字全息中记录时参考光波最佳相移角的选取作了计算机模拟,发现只有将参考光波的相移角选择在一定范围内,再现像的噪声较小;最后利用计算机模拟了相移误差消除,验证了所提方?ǖ目尚行?

在同轴相移数字全息实验中,相移量的准确性、稳定性对实验结果起着很重要的作用,因此相移器的研究已成为相移数字全息实验研究中的一个重要内容。在以往应用的相移器中,大多是通过机械驱动改变光程来实现相移,这种方法会使光路变得复杂。提出了一种新型的相移器――液晶光调制计算全息相移器,它将大大简化光路的设计,同时避免机械运动,实现相移量的全数字化控制。该相移器是基于计算全息原理和傅里叶变换的位移定理所提出的,它将液晶显示器(LCD)作为光学显示元件,通过适当改变显示在液晶显示器上的计算全息图的编码,使其同时实现波面变换和相移。给出了液晶光调制计算全息相移器的理论分析,并通过实验测量表明其相移量的波动范围仅在0.036 rad以内,具有很高的精确性、可重复性和稳定性,最后验证了该相移器用于同轴相移数字全息实验的可行性。