介绍了PIN光电二极管探测器的工作原理及基本结构,设计了探测器的测试系统,说明了测试系统中各个组成部分的结构和功能.利用该系统对PIN管光探测器电路的电特性进行了测试,测试结果表明PIN光电二极管探测器的响应特性符合技术要求.

超高亮度发光二极管(LED)具有功耗低、寿命长、发光效率高等优点,为了将其应用于硅基液晶(LCoS)微显示器光源,从LED优点出发,结合LED的恒流发光特性,设计出了超高亮度LED驱动电路,并通过实验进行分析和优化.实验结果表明,超高亮度LED具有很好的光源特性,能够成功应用于LCoS微显示器中.

半导体光放大器(SOA)的非线性特性在光开关、波长变换、光逻辑运算中有重要的应用.研究了注入电流、入射光波长及SOA有源区长度对SOA增益和发光功率的影响.数值模拟结果表明:注入电流的增加,会引起载流子浓度的增加,且使SOA增益趋于饱和的速率加快;不同的SOA模型存在一个最佳输入光波长,在此波长附近有较好的增益特性;加长半导体光放大器有源区长度可获得更大增益,同时提高了器件的响应速率.

对一种基于半导体光放大器(SOA)和普通单模光纤的光脉冲压缩方案进行了理论分析和实验验证.建立了该方案的理论分析模型,并在此基础上数值模拟了光脉冲的传播过程.计算结果表明,通过合理选取单模光纤的长度,可使50 ps光脉冲压缩到5 ps.实验表明利用普通单模光纤群速度色散导致的脉冲啁啾抵消SOA自相位调制引起的脉冲啁啾,实现了色散补偿及脉冲压缩.

普通的激光打孔设备是采用固体激光器打小孔(孔径小于1 mm),存在单次加工幅面范围小和加工材料厚度有限(材料厚度小于3 mm)的缺陷.提出了一种利用大型二氧化碳气体激光加工设备来加工小孔的新型加工方式.实验结果表明,采用这种新型加工方式后,提高了单次加工幅面范围,并且能够在厚度达8 mm的钢材上打出孔径等于0.8 mm的小孔.此外,打孔的效率也明显提高.

通过分析激光速率方程得出增加初始态粒子反转数与阈值态粒子反转数比值(Ni/Nt),可以提高激光峰值功率,减小激光脉冲建立时间.采用双Q开关技术有效地抑制自激振荡,提高了Ni/Nt比值.设计了触发管高压脉冲发生电路,产生下降沿很快的高压脉冲信号,提高了Q开关速度,从而使得激光输出峰值功率达50 MW,效率达1.37%,对提高固体激光器的峰值功率与效率具有参考价值.

回顾了变反射率镜非稳腔的研究历史,总结了实现变反射率的方法,分析了它们的优缺点,最后列表总结了典型使用VRM作为非稳腔输出耦合器的实验参数和结果.为大能量固体激光器的设计提供了理论和实验参考.

阐述了目标的漫反射特性对非合作目标相位式激光测距仪中光功率探测的重要性.设计了一种测量漫反射性能的实验装置,并测量了几种材质的漫反射特性.针对实验结果分析了漫反射特性与不同材质和不同入射角的关系,并指出在其他条件相同时,目标的反射特性还与入射光的波长有关,因此,在选择测距仪的光源时还应考虑被测物表面的反射特性.

针对用于产生光镊的环形光束,利用分步傅里叶-贝塞尔变换算法,对二维环形超高斯光束的非线性传输及聚焦过程进行了数值模拟,给出了环形光束聚焦场附近的光强分布,并分析了非线性调制对聚焦性质(包括焦面中心光强、焦面光强的横向分布、轴上光强和光束质量)的影响.研究表明,从聚焦角度来看,非线性调制中的位相调制比振幅调制对环形光束聚焦性质的影响程度要大;从非线性传输角度来看,随着非线性介质长度的增加,位相调制和振幅调制对环形光束聚焦性质各有不同程度的加剧,其中非线性作用对振幅调制的影响要比位相调制明显.

分析了在无线光通信链路中对激光脉冲应用脉冲位置调制的误码率,介绍了蒙特卡罗仿真方法的基本思想及其处理概率问题的方法步骤,并用蒙特卡罗仿真方法得到了脉冲位置调制信号的误码率.仿真结果表明,脉冲位置调制信号的误码率随入射光强的增大而减小,可用雪崩光电二极管对其进行探测以得到良好的接收性能.这对探讨脉冲位置调制光通信链路的系统特性和无线光通信接收系统的设计具有一定的参考价值.

端面抽运耦合是高功率光纤激光器的常用耦合方式之一.在不考虑像差的情况下,采用高斯光束传输的ABCD定律,参照混合模系数M2的定义,研究了类高斯光束通过双透镜后腰斑和发散角的变化规律,设计了一种将LD尾纤输出的大功率多模激光耦合进双包层光纤的透镜耦合系统,针对透镜组通光孔径、透镜加工要求、系统尺寸等影响耦合系统效率的各种因素作了简要分析.该系统已成功运用于光纤激光器实验,验证了设计方案的可行性.

提出了一套方位标校方法,在光路不通视的情况下能完成方位标校,利用陀螺经纬仪完成导弹、火炮等**系统试验的方位安装标校和对准.通过试验表明,该方法简便易操作,并有效地提高了测量精度,具有一定的应用价值.

运用Matlab系统地模拟了信号光相位与样品的厚度和折射率之间的对应关系,为干涉型表面等离激元显微术提供了理论依据,同时证明了基于相位探测的干涉型表面等离激元显微术相比基于强度探测的表面等离激元显微术具有更高的纵向分辨率,而且为生物化学方面的动态变换过程的实时监测提供了一种新方法.

设计了一套照明CAD软件用于实现对光学仪器中照明光路照度分布模拟.对该照明CAD系统的光线追迹与光照度计算方法进行了理论探讨,其中在光照度计算方法中引入了线性同余组合发生器,大大提高了模拟的真实性.运用该软件对实际照明光路进行了分析,分析结果表明该软件获得了需要的照度分布模拟图,能较好地满足用户要求.

介绍了拉曼光谱法的基本原理和苏丹红的检测现状,利用拉曼光谱法对偶氮类染料苏丹红Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ进行了检测,分别得到了能表征三种物质毒性的特征拉曼频移,最长扫描时间仅为15 s.实验表明,利用拉曼光谱法检测苏丹红Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,迅速方便,有望成为苏丹红类物质的有效检测方法.

电子散斑干涉条纹的噪声较强,一些常用的图像去噪、二值化、细化等算法对散斑干涉条纹的处理都存在一定的不足.针对散斑条纹的灰度值具有由两边向中间逐渐增强的特点,提出了一种新的计算机自动处理算法.该方法首先对干涉条纹进行巴特沃思滤波去噪、二值化,然后对其应用Hilditch细化计算机,实验结果表明此算法能较好地对一幅散斑干涉条纹图像进行细化.

介绍了提升小波原理,以及把提升小波应用于红外图像去噪的算法.研究了提升小波的硬件实现方法,根据FPGA器件具有快速逻辑处理能力的特点,采用流水线的加法及桶状移位操作指令,设计了一种适合FPGA实现的提升小波图像去噪的硬件结构.实验结果表明,以FPGA来实现基于小波变换的图像去噪方法与传统方法相比,在速度方面得到了很大的提高.

采用氧离子辅助电子束反应蒸发工艺在K9玻璃基底上制备了性能优异的ITO薄膜.通过对薄膜方块电阻和透过率的测量分析,研究了基底温度、离子束流、沉积速率等工艺参数对ITO薄膜光电性能的影响.发现升高基底温度有利于减小薄膜的短波吸收,但过高的基底温度会增加薄膜的电阻率,合适的沉积速率可以同时改善薄膜的光学和电学性能.在比较理想的工艺参数下制备的ITO薄膜的电阻率约为5.4×10-4Ω·cm,可见光(波长范围425～685 nm)平均透过率达84.8%,其光电性能均达到实用化要求.

比较了光学薄膜淀积过程中的晶振监控和光学监控各自的优缺点,提出了一种有效利用这两种监控方法各自优点的复合监控方法,利用该复合监控方法采用离子辅助镀工艺镀制的TEA CO2激光器增透膜,其透射率高于99.5%,且具有良好的稳定性和重复性.