引入复介电常数并利用传输矩阵法研究了激活杂质对光量子阱束缚态的影响。计算结果表明:当在光量子阱结构的一种介质中掺入激活介质使得介质的介电常数具有一个负虚部时,束缚态出现了较强的增益,实现高效光放大。在光量子阱中的垒介质中掺入激活杂质和在阱介质中掺入激活杂质对束缚态的影响规律相似,但在阱介质中掺入激活杂质对光量子阱的放大更明显,光量子阱起放大作用时,阱介质中介电常数的负虚部较小,束缚态出现透射率的峰值也较大。但在光量子阱中掺入激活杂质时,透射波和反射波中的束缚态宽度都变化不大,且束缚态的频率也不变。这为掺激活杂质的光量子阱结构应用于光放大器提供了理论依据。

针对图像全局Otsu分割算法和传统的局部阈值分割算法在复杂背景图像分割中的不足,提出了一种采用局部动态阈值的图像分割算法。首先通过分析图像直方图类型对图像进行划分,并使用Otsu算法确定各个子图像的阈值。然后对阈值矩阵进行平滑和插值处理,使之成为和原图像像素数目相等的新阈值矩阵。最终利用此阈值矩阵完成图像分割。实验结果表明,该算法对复杂背景图像的分割效果好于全局Otsu分割算法和传统局部阈值分割算法,是一种有效的分割算法。

介绍了接触角法测定表面洁净度的基本原理,并针对表面液滴图像的特点,采用图像处理技术测量表面接触角。首先利用中值滤波算法对图像进行预处理;然后利用边缘检测和轮廓跟踪等算法提取液滴的边界曲线;最后采用以多项式作为基函数的最小二乘拟合算法拟合液滴边界曲线,继而求导得到接触角。结果表明,当选用四阶或五阶多项式为拟合函数,拟合采样点选取在60～200个范围内时,该软件测量接触角的精度高于德国KRUSS光学接触角测量仪DSA100的测量精度,且与手动测量接触角的结果相比较,误差值均小于2°。

针对嵌入式LCD控制器存在读写帧缓存冲突这一关键性问题,在分析比较两种常见解决方案基础上,提出了一种新的解决方案。设计并实现了一种新的嵌入式LCD控制器。引入时分复用技术解决了读写帧缓存的冲突问题;利用状态转移机制实现了读写SRAM操作。对LCD控制器内部SRAM接口模块的组成结构和工作原理进行了分析,并在Quartus II中对方案进行验证,效果良好。

在自由空间光通信中,精跟踪系统中快速偏转镜的跟踪性能决定了整个APT系统的跟踪精度和带宽,是通信成败的关键因素。提出了基于自适应模糊神经网络控制算法,可以实现系统参数在线实时动态调整,通过计算机仿真,模糊神经网络控制算法具有良好的鲁棒性。最后, 通过外场1.3 km信标光传输实验,快速偏转镜的跟踪精度达到了2.5 μrad。

基于加偏压的光伏光折变介质中的时间特性的带输运模型,对屏蔽光伏空间灰孤子进行了理论研究。通过对这些时间特性的比较,结果显示能获得准稳态和稳态屏蔽光伏空间灰孤子。研究表明:当孤子的峰值强度与暗辐射的比值较大时,孤子的半峰宽度先是随时间增加递减到一个最小值，然后又开始增加到一个稳定的常数值。在相同的演化时间内,孤子的半峰全宽随着孤子灰度的增大而增大。在外加电场不存在的情况下,可以得到闭路光伏灰孤子的时间特性;当外加电场足够强可忽略光伏效应时,可得到屏蔽灰孤子的时间特性。

利用时域有限差分法和实验结果对胶体晶体结构和传输特性进行了研究。构成三维胶体晶体的小球直径和折射率对禁带的位置会产生影响,用时域有限差分法对不同参数的胶体晶体进行了数值计算。计算结果和实验数据表明三维胶体晶体在纵向存在带隙,而且可以得到透反射谱和不同位置的场分布。

激光制导**角度欺骗干扰半实物仿真系统是检验激光角度欺骗干扰设备干扰效果的重要手段。详细分析了该系统的结构组成、实现原理和设计过程中的一些关键问题,给出了半实物仿真系统的完整模型,建立了内外场等效弹目视线计算模型和二维转镜控制角度求解模型。对系统在工程实现中的关键技术进行了阐述,为如何开展激光制导**角度欺骗干扰半实物仿真试验提供有效支持。

分析了原有超短脉冲激光调制系统驱动器存在的不足,提出了改进方案。研制的调制系统驱动器运用声光调制技术,采用了FPGA器件,代替了分立元件;在芯片内实现高频信号的产生,并且完成了射频信号分频、鉴频和鉴相以及信号调制的功能,解决了高频信号传输的难题。研制的超短脉冲激光调制系统驱动器能够输出4 M,800 k,400 k,80 k,40 k,8 k,4 k,800,400 Hz等不同重复频率的脉冲信号,输出功率达到瓦级,满足了声光布拉格池的要求。匹配网络的加入使声光换能器充分吸收腔倒空驱动器输出的功率,增加衍射效率。激光脉冲调制系统已应用在皮秒时间相关单光子计数光谱仪系统中,在实际应用中取得了理想的效果。

相干光正交频分复用(Coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing,简称CO-OFDM)可有效降低光纤色散和偏振模色散对系统的影响,是近年来光传输领域研究热点之一。但由于OFDM高的峰均值功率比(PAPR)和较窄的载波间隔(几十兆赫兹),CO-OFDM系统对光纤非线性十分敏感,严重影响系统传输性能。分析了CO-OFDM系统中光纤非线性作用,介绍了一种新的非线性补偿方法,实现简单,计算复杂度低,可有效补偿系统传输中的非线性影响。仿真结果表明,在8　000　km长距离传输系统中,补偿后的CO-OFDM系统,非线性门限提高5　dBm;色散系数会影响非线性补偿效果,色散系数为16　ps／(nm·km)时,系统品质因子Q提高0.6　dB,色散系数为6　ps／(nm·km)时,Q值提高2　dB以上。

研究了基于HSV颜色空间的粗糙集直方图阈值彩色图像分割方法。根据HSV空间的特性,定义了HSV空间颜色距离计算公式,对HSV三分量计算粗糙集直方图和彩色图像进行分割。实验结果表明该方法较好地保留了图像的颜色信息,具有较高的通用性,能够获得满意的分割效果。

理论推导了线偏振光纤激光器阵列相干合成远场光强分布的表达式，详细研究了激光器的偏振方向对相干合成远场图样分布、中心主瓣的角宽度以及相干合成远场条纹可见度的影响。阵列光束偏振方向的不一致会使相干合成远场光强的峰值功率下降，中心主瓣的宽度增加，远场光强分布有本底漂移，远场条纹可见度下降。

采用有限元方法和耦合模理论,分析了圆型大空气孔微结构光纤Bragg光栅的光谱特性,并进行了数值计算。结果表明,随纤芯半径的增大,此类光纤光栅纤芯模式和包层模式的谐振峰向长波长方向漂移。随包层空气孔半径的增大,包层谐振峰向长波方向漂移,并逐渐趋于稳定值。随包层空气孔中填充材料折射率的增大,纤芯模式谐振峰中心波长不变,而第一二三阶包层谐振峰向长波长方向具有明显漂移。

星上定标系统是有效监测遥感器辐射响应性能的重要技术构成,成像光谱仪技术的发展对星上定标系统提出了更高的要求,包括系统小型轻量化及稳定性等技术难题。提出一种较完整的技术方案,以内置卤钨灯为光源,用小型化的积分球为匀光体,采用色温校正技术调节其光谱输出,内置安装标准辐射计监视系统的稳定性。针对积分球系统定标用的光源——卤钨灯对定标精度的影响,研制了一种控制卤钨灯发光强度稳定性的稳流电源。介绍了具有软启动特性的标准灯稳流驱动电源的工作原理及应用电路,并对稳流源电路进行了测试,通过改变三级管增益的方法调整软启动时间,得到电流稳定性误差为0.043％。并对卤钨灯的发光强度进行定量化测量,设计了一种从光电流转换为频率输出的高性能转换电路。测试系统输出频率的稳定性为0.645％。此积分球系统已成功应用于某型号成像光谱仪的星上定标。

针对钢管直线度的机器视觉测量,设计了成像系统的技术指标。采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并通过ZEMAx光学模拟及像质分析,对成像镜头的结构参数进行了优化。设计结果表明,该光学成像系统总体成像质量较好,畸变小于0.08％,在频率为62.5 lp／mm时,0.7 ω视场的MTF值大于0.5,能够用于钢管直线度测量。

基于时间比例放大原理,研究与设计近距离(小于70 m)的汽车追尾防撞红外测距系统。时间比例放大是微小时间测量的有效方法,通过电流幅值不同的恒流源使电容器充、放电,若电容器的充、放电荷量相等,就可采用通用微处理器实现微秒级的短时间精确测量。给出了时间比例放大测量原理,红外测距系统关键电路和核心控制程序流程图的设计方法。测距系统的实际测试结果表明研究成果有效,测距精度达到±1 m,适应于汽车追尾防撞。