光敏晶体管是空间飞行器光电编码器中的重要组成部分, 对空间高能质子引起的位移损伤效应较为敏感。文章通过试验获得了光敏管的核心参数输出电流与质子能量、位移损伤剂量、工作状态、屏蔽材料的关系。在50、60、70、92 MeV四种能量的质子辐照下, 器件输出电流及光电转换效率最大下降80%。晶体管内部光敏二极管初始光电流的下降和晶体管电流增益的下降共同作用造成了输出电流随位移损伤剂量的增加不断衰减。不锈钢和三明治屏蔽结构对60 MeV能量质子几乎没有遮挡效果。通过提高输入光照强度, 增大初始光电流, 可以降低位移损伤效应的影响。另外, 采用PIN型光电二极管, 增大耗尽区面积, 也是可行的加固方法之一。

利用直流反应磁控溅射法在Si衬底上沉积了高结晶质量的氮化锆(ZrN)薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和光谱椭偏仪(SE)研究了沉积时间对ZrN薄膜结构、表面形貌和光学性能的影响。结果表明: 所沉积薄膜均为NaCl结构的立方相ZrN, 具有(111)面单一取向; 沉积时间的增加提高了薄膜的结晶质量; ZrN薄膜的表面形貌、晶粒尺寸以及表面粗糙度随沉积时间发生变化, 沉积45 min的薄膜表面出现致密的三角锥晶粒, 且表面粗糙度最大, 薄膜呈柱状生长。随后利用Extend Structure Zone Model解释了ZrN薄膜的生长机制, 最后研究了ZrN薄膜的光反射特性, 发现反射光谱与晶粒形状和表面粗糙度密切相关, 表面具有三角锥状晶粒的薄膜, 其反射谱在300~800 nm波长范围内存在振荡现象, 相比于具有不规则晶粒形貌的薄膜其反射率明显下降。本文中研究的生长条件与晶体结构、微观形貌和光学性能之间的关系, 可为器件中应用的ZrN薄膜最佳制备条件的优化提供重要的参考价值。

提出了一种低成本的新型强度调制型光纤温度传感器。该传感器主要由宽谱光源、三端口光环形器、光纤耦合器、偏振控制器、PMF光纤、光电探测器,以及信号处理单元组成。在较短的PMF光纤条件下, 温度变化会对PMF光纤双折射产生直接影响, 导致两相干光束产生一定的相移变化, 使经过Sagnac环干涉后具有不同的透射光谱, 即发生波长漂移。利用光电转换和信号处理, 将检测到的光信号转换为电压信号, 对其进行解算从而完成对温度的检测。在无需光谱分析仪的情况下, 通过对Sagnac干涉仪的透射光谱进行信号处理, 根据随温度的变化函数解算出测量温度。在25~50.5℃的温度范围内进行了实验, 测试结果表明该光纤温度传感器的灵敏度为0.066mW/℃, 分辨率为0.34℃。

在自主研制的便携式双视场米散射气溶胶激光雷达（DFOV激光雷达）基础上, 探索双视场激光雷达信号拼接思路, 利用“斜率-Fernald”方法反演了气溶胶水平消光系数, 进而获取了DFOV激光雷达对气溶胶水平消光系数的扫描分布。 首先, 对雷达回波信号分段运用斜率法, 求解最优的气溶胶消光系数、 后向散射系数以及相对应的参考距离, 然后将该参考点处的后向散射系数代入“Fernald方法”的前后向积分解中, 进而得到整条廓线的消光系数。 该方法有效避免了“斜率法”中大气均匀的前提假设和消光系数负值的问题, 也有效避免了“Fernald方法”对参考点的限制和要求。 在获取水平消光系数后, 通过拟合近地面空气质量监测点位过顶时刻DFOV激光雷达测量的气溶胶消光系数与PM10质量浓度ρ(PM10)之间的关系, 相关性达到091。 将此定量关系传递至激光雷达扫描的消光系数结果中, 可得到气溶胶质量浓度的水平分布, 定量反演大气中颗粒物的分布, 用于研究近地面大气污染成因、 机理和污染来源分析, 为DFOV激光雷达进一步应用于城市区域大气污染定量评价和区域空气质量三维模式同化分析研究提供定量的数据支撑。

由于受系统体积限制, 目前激光引信大视场探测方式无法满足小型化结构简单的需求。针对激光引信弧矢方向无漏探测、子午方向窄视场探测的技术要求, 提出了一种小型化大视场激光引信发射光学系统的设计方法, 采用由三个管芯线型阵列排布的隧道结半导体激光器作为发射光源, 合理选择光学视场空间布局方式, 设计了三象限扇形轮流发射方式激光引信发射光学系统, 其特点在于体积小、视场大、结构合理, 装调简单, 单路发射光学系统体积为8 mm×8.2 mm×15 mm, 单路弧矢方向探测视场达120°。设计的发射光学系统能够满足弹径为Φ70 mm的便携式防空导弹激光引信大视场目标探测要求, 解决了周视激光引信小型化的需求问题。

速度识别能力的高低直接决定了激光探测系统性能的优劣，受探测器带宽限制，传统激光探测系统无法实现对数马赫目标的速度多普勒信号检测。提出的同偏振双频激光相干探测测速方案成功解决了该难题，极大提高了系统效能。基于双频激光相干探测原理，分析了在实际应用中的振幅扰动、相位扰动及频率扰动等时频扰动对该系统信噪比的影响并与单频系统进行了对比。结果表明：单、双频系统回波信号信噪比受振幅扰动的影响基本一致；而针对各种频率扰动和相位扰动，双频激光探测系统回波信号信噪比明显高于单频激光探测系统，如当相位扰动达0.5π时，单频激光探测系统信噪比接近0 dB，而双频激光探测系统信噪比仍高于18 dB。

对铈铁掺杂铌酸锂(Ce:Fe:LiNbO₃)晶体进行氧化、还原处理。通过红外光谱、紫外可见吸收光谱测试了晶体样品的组成和缺陷结构。采用透射光斑畸变法测试了晶体样品的抗光损伤能力，结果表明：生长态晶体比还原态晶体的抗光致散射能力基本上高一个数量级，氧化态的晶体要比还原态的晶体高两个数量级。采用二波耦合实验测试了晶体样品的光折变性能，结果表明：从氧化到生长再到还原态，衍射效率逐渐降低，响应时间缩短，光折变灵敏度增加，动态范围逐渐降低。

提出了一种基于线性调频激光器的外差测距实验理论，设计了一个较为具体的测距方案，利用延时光纤将两束特性相同、但进行了延时的线性调频激光进行混频，测出其拍频后的频率值，进而得到其中包含的频率信息，并用Matlab-Simulink仿真对此方案进行了仿真测试和实际光纤延时验证，通过模拟线性调频信号和线性调频外差测距的实验过程，分别对300、600、900 m处的线性调频激光回波信号和本振信号进行外差拍频，得到相应的拍频值，其结果与理论计算结果基本吻合。

对波包的任意傅里叶分量进行坐标变换后,利用转移矩阵法推导出波包斜入射情形下一维光子晶体的色散关系表达式，利用色散关系曲线分析得出波包斜入射的第一带隙结构，与以往平面波的第一带隙结构不同,波包的带隙宽度小于平面波的带隙宽度,并且在位置上前者带隙包含在后者内部.比较了一维光子晶体分别在波包入射与平面波入射情形下带隙位置和宽度,分析了波包中心入射角的变化以及波包的角分布范围的变化对带隙结构的影响，得到了一维光子晶体对波包斜入射的带隙结构的基本特征,确定了计算波包带隙能够近似当作平面波处理的条件.研究表明,波包的带隙结构受入射角大小和波包角分布范围的影响.入射角越小,波包入射的带隙结构越接近平面波；波包的角分布范围越小,光子晶体对波包的带隙宽度和位置越接近平面波.

数值方法研究了横向非周期调制Kerr介质中所支持的空间光孤子。 数值模拟结果显示研究模型存在三种类型空间光孤子:低功 率下的双峰孤子,高功率下的基本孤子和稳定传输的双极孤子。应用线性稳定性分析方法研究了三种类型空间光孤子 稳定传输的稳定谱,总结出三种类型光孤子稳定传输的条件。