量子级联(QC)激光器是唯一能在室温产生中红外辐射的半导体激光器。它的宽调谐范围、高输出功率和单模工作的特性,使得它非常适用于高分辨率光谱分析。结合中红外光谱区是气体分子的基频强吸收特性,基于室温脉冲工作的量子级联激光器的吸收光谱检测技术以其灵敏度高、选择性强及响应快速等特点,成为痕量气体探测的有效方法。介绍了基于分布式量子级联激光器的脉间光谱技术,通过分析比较不同工作参数下的激光光谱信号,寻求最佳的激光器工作参数,并且在选定的工作参数下对目标气体的吸收谱线进行测量,得到了中心在2178.2cm-1附近的N2O的吸收谱线。

基于有较大的焦深的普通光学显微镜及3D成像软件,利用自制的可绕固定轴的升降平台及光纤辐照形态,根据视差原理构建了一个测量小型样品的三维表面参数的测试系统。以外形较复杂的医用牙科钻头为样品,研究了显微镜的放大倍数、用于构建三维图像的两幅相似图像的夹角与样品表面参数测量值之间的关系。通过与样品的标称值对比,实验中所用的毫米量级的样品,在合适的物镜组放大倍数及合适的夹角下,相对误差在5%范围内,表明所建立的测量系统可用于尺寸较小的样品表面参数的测量。

提出一种在光信号上叠加正态分布研究随机扰动的方法,分别研究了光纤中的拍信号演化和SOA中的光脉冲演化。光纤与SOA分别是无源器件和有源器件,在这两种不同元件中,光信号的传输是两种完全不同的过程。得到了随机扰动对这两种不同过程中光信号传输的影响,计算了输出相对标准差。结果表明,该方法在研究非线性过程及其相关的全光信号处理中,可用于讨论器件或系统的噪声特性,从而研究输出光脉冲的噪声特性。

利用高非线性光子晶体光纤中的自相位调制效应产生的超连续谱,理论上推导了超窄脉冲信号的再生机制。分别从频域和时域上形象的解释了脉冲再生的原理,该本再生方法可以适用于OTDM的信号再生。实验上对劣化了的脉冲宽度为1.7ps的携带信息的超窄脉冲信号进行了再生,再生之后的信号峰值均衡,消光比达到了15dB。再生前信号中心波长是1548.2nm,重复频率是9.96872GHz。实验中,在1554nm-1570nm和1530nm-1543nm范围内都可以得到10dB以上的再生质量。同时拟合了信号峰值功率和波长关系,得到的曲线和超连续谱曲线相吻合。

用单相机对新型的六自由度机构样机的六个自由度位移进行了非接触式照相测量。简要回顾了照相法的研究概况及该测量研究的工作背景；介绍了相机标定原理及具体标定方法。建立了被测样机的CAD模型,进行了自由度位移仿真,将仿真结果作为理想数据与实测数据进行比较,从而获得测量误差,并对测量误差进行了初步分析。探讨了单相机照相测量法的应用前景。

基于压缩传感的MRI图像重构利用图像稀疏的先验知识能从很少的投影值重构原图像。目前MRI重构算法只利用MRI图像稀疏性表示或只利用基于其局部光滑性的先验知识,重构效果不理想。针对此问题,结合两种先验知识,提出一种基于联合正则化及压缩传感的MRI图像重构方法。利用块坐标下降法将求解联合正则化问题转化为交替求解二次凸优化、稀疏正则化和全变差正则化三个简单的优化问题。并提出分别采用共轭梯度法、二元自适应收缩法以及梯度下降法对以上优化问题求解。实验结果表明,该算法重构效果比现有算法有明显地提高。

采用激光熔覆技术在45钢基体上制备了不同CeO2含量的镍基纳米Al2O3复合涂层,对熔覆层进行了微观组织分析和显微硬度测试。结果表明,随着CeO2含量的增加,熔覆层组织由亚共晶向共晶组织转变；加入1.0%CeO2对镍基纳米Al2O3熔覆层的组织起到明显的细化和净化作用,枝晶生长的方向性减弱,组织趋向均匀,熔覆涂层的显微硬度值比未加稀土的涂层提高了60-95HV0.2。

为实现对F-P腔腔长的控制,设计了F-P腔腔长锁定控制系统。该系统以633nm稳频激光作为基准光源,通过控制系统驱动压电陶瓷调节F-P腔的腔长,以实现将F-P腔的谐振频率锁定到基准光源的频率上。实验结果表明,该方案切实可行,锁定后的F-P腔腔长的不确定度可达10-10量级。该方法在原子沉积技术中对于实现沉积台的稳定具有重要的指导意义。

利用V型三能级原子与双模腔场的共振相互作用,通过调节原子与光场的相互作用时间,并对待传送的原子态进行选择性探测,从而实现未知双原子纠缠态的隐形传送。该方案的特点是不需要进行Bell基测量,其成功几率为1/16。

针对10m×10m大靶面、高精度立靶坐标测量的要求,提出了一种激光阵列式光电立靶坐标测量系统,该立靶采用半导体激光平行光管形成平行光光源,高灵敏度光电二极管及相应信号放大、转换电路组成接收阵列,光源和接收器件相距10m,当飞行弹丸穿越激光形成的光幕时,分别在X和Y方向上挡住了投射在某一个或几个光电二极管上的光线,该光电二极管对应的信号放大、转换电路将二极管产生的微弱电信号放大、整形,最后输出脉冲信号,后续信号编码识别电路将判断出被挡住光线的光电二极管的编号,进而得出弹丸穿越该光幕的X坐标和Y坐标。经实弹试验证明,系统具有测量靶面大,精度高的优点。

针对锥束ART算法重建速度慢的问题,考虑到工业CT重建目标尺寸差异较大的特点,提出了一种基于最小重建区域的快速三维图像重建方法。由不同视角下的锥束投影构建最小区域包络,对最小区域包络进行膨胀处理,以消除重建目标边界附近所出现的伪影,在此基础上,给出了射线穿过最小重建区域的体素索引及权因子的计算。该方法能够根据重建目标的尺寸自适应地确定最小重建区域,从而最大限度地减少了计算量。实验结果表明,该方法不仅大幅度提高了锥束ART算法的重建速度,而且有效地提高了重建质量。

多尺度窗口傅里叶变换法根据条纹信号的瞬时频率梯度来确定信号的局域平稳长度,再由局域平稳长度来控制窗口的尺度,即窗口的尺度和局域平稳长度成正比。使用多尺度窗口傅里叶变换法来使条纹信号的频谱局域化,可以在条纹信号的频率分辨率和空间分辨率之间达到一种较佳的调和。针对多尺度窗口傅里叶变换三维形貌测量技术中局域平稳长度提取算法的不足进行了改进,使窗口尺度的选取更具合理性,对变形光栅基频提取更精确,进一步减小了位相测量的误差。给出了理论分析、计算机模拟以及实验结果。

对向列相液晶中光学相位共轭技术的研究进展进行了介绍,分析总结了向列相液晶中光学相位共轭过程的机理与实验方法,并对向列相液晶中的光学相位共轭技术的应用前景进行了展望。

各种光学观瞄窗口由于其自身结构和参数的不同,导致它们对入射光按原路返回的能力存在差异。为了客观评价此特性,提出了一种衡量光学观瞄窗口“猫眼”效应强弱的指标-RC ,给出了数学模型并分析其主要影响因素。对几类典型光学观瞄窗口的“猫眼”效应指标RC进行了定量分析。结果表明：“猫眼”效应指标RC随光源波长的减小、镜头口径D的增大而增大,随反射元件反射系数ρS和光学系统穿越系数τS的增大而增大。

以天基空间目标探测研究为背景,提出了一种空间近距离非合作目标的光学主被动复合探测系统。该系统由扫描和凝视两套被动成像子系统和一套主动激光雷达子系统组成。两套成像子系统的配合能实现大范围搜索,高精度定向及目标的识别、跟踪,克服了以往空间探测器在设计中存在的大视场与高分辨率的矛盾。激光雷达子系统具有对目标精确测距、测速的能力,再配合被动成像子系统给出的目标方位信息,使整套系统可对空间目标进行球坐标定位,计算其轨道参数。在假定条件下进行了系统设计举例,分析了设计中的各个关键技术,给出了系统相应的关键设计参数。为星载光学探测系统设计提供了一种新思路、新途径。

医学图像分割处理为临床诊断、病理分析、治疗提供可靠的依据。为了分割出图像中感兴趣的区域,提出了一种基于灰色理论区域生长分割算法。该方法利用灰色关联理论对图像进行关联性分析,根据像素间全局和局部的关联度,指导区域生长的分割和停止。该方法的最大不同之处在利用灰色理论进行关联性分析,不需要大量数据的统计,算法简单,高效。实验证明,该方法能够有效地分割出目标区域,并且具有一定的抗噪能力,是一种较为有效的图像分割新方法。

采用高温熔融法制备了不同Ln2O3(Ln=Lu,Y,Gd)情况下Tb3+激活的重金属氧化物闪烁玻璃样品。测试了不同Ln2O3玻璃样品的密度,差热特性,透过、发射和激发光谱。着重研究了玻璃成分中不同稀土氧化物对闪烁玻璃的密度及发光性能的影响规律及机理。结果表明：在含Ln2O3闪烁玻璃中,含Lu2O3硅硼酸盐玻璃的密度最高,接近6g/cm3,发光强度性能最差。含Gd2O3硅硼酸盐玻璃的密度接近含Lu2O3硅硼酸盐玻璃的密度,其发光强度最大。其原因是Gd3+离子能把能量以共振能量传递的形式给Tb3+离子,提高Tb3+离子的发光强度。但当Gd3+离子浓度增大到一定程度时,能量传递的效率却明显减弱。含Gd3+离子的闪烁玻璃密度较高,发光强度大,是一种很有前景的闪烁材料。

数值研究了非相干光反馈与非相干光注入半导体激光器的多调制延时混沌同步,由于该系统是基于非相干注入的,所以不需要接收激光器的频率与发送激光器频率完全匹配。通过对非相干光反馈半导体激光器输出自相关函数的研究,发现在多调制延时系统中,延时标识可以被隐藏,这一特性可以提高系统的安全性,非常适用于混沌保密通信系统。分别利用混沌移位键控(CSK)及混沌隐藏(CMS)编码方法考查了单向耦合和双向耦合系统的通信性能。

为了解决动态光散射纳米颗粒测量技术无法测量高浓度颗粒粒径的难题,提出了一种基于偏振门的动态光散射测量法。从动态光散射和Mie理论出发,理论分析了在高浓度溶液下多重散射效应对散射光偏振态和颗粒粒度测量结果的影响。根据散射光偏振特点,结合偏振门检测技术,改进了传统的动态光散射光学系统。实验研究了在低浓度和高浓度溶液时,不同偏振角度下的散射光强和粒度测量值,完善了散射光的偏振理论。采用90°偏振门检偏,通过各种浓度下的实验,证明了方法的可行性。该方法较之目前同类方法具有原理和结构简单,系统易于维护的特点。

在用刀口检验凸双曲面反射镜时,一般采用传统的Hindle球检测法,但是在许多仪器中,需要曲面反射镜全口径使用,因此,Hindle球检测法是不合适的。此外,在很多情况下,刀口到待检非球面的距离很长,从而降低了刀口检验精度。为了解决这些问题,结合口径Φ=120mm的凸双曲面的检测,在分析了传统检验方法的基础上,提出了有限距离球面波入射的凸非球面透射补偿检验方法。从设计结果上看,它缩短了刀口到待检非球面的距离,获得高精度补偿。实践表明,这种方法不仅能够提高加工效率,而且提高了加工精度,实际加工完成后,这块凸双曲面的RMS值达到了λ/60。

采用Na2O-B2O3- SiO2系统玻璃制备了多孔玻璃, 多孔玻璃的气孔率为30%左右,比表面积82-92m2/g,孔径3.4-4.6nm,采用离子导入法制备了多孔抗菌玻璃,研究了在多孔抗菌玻璃的制备过程中,多孔玻璃的孔隙率、溶液的温度、反应时间、溶液的pH值、Ag+的浓度对吸附的影响。制得了Ag+含量在30mg/g以上的多孔抗菌玻璃。经检测所制备的多孔抗菌玻璃对大肠杆菌菌种具有良好的抗菌性能。

依据星载单镜头TDI CCD立体相机立体成像及测绘要求,结合普通测绘相机内方位元素,提出了星载单镜头立体相机内方位元素由焦距、主点位置、立体成像角(前后视交角)、图像畸变等元素组成。给出了立体相机内方位元素测试的方法,针对立体相机成像特点给出了计算内方位元素的算法,对其进行了实际测量和验证,其测量结果符合设计要求。

在图像处理领域中,压缩传感重构是稀疏表示下的最重要的病态反问题之一。压缩传感图像重构利用图像可稀疏表示的先验知识,从比奈奎斯特采样率低得多的随机投影观测值中重构原始图像。为了克服传统的压缩传感算法中收敛速度慢和未利用变换系数的邻域统计特性的缺点,提出了基于高斯混合尺度模型的压缩传感图像重构算法,证明了独立的高斯混合尺度分布作为压缩传感重构的稀疏先验知识的可行性,结合全变差调整进一步提高算法的性能。实验结果表明,该算法有效地提高了重构图像的主观视觉效果和峰值信噪比,加快了压缩传感图像重构算法的收敛速度。

从恒星背景中检测出空间目标是空间目标天基光学测量相机所要解决的关键技术难题之一。提出了一种基于星图识别的空间目标检测算法,利用背景星图的平移、旋转、比例伸缩不变性,应用星图识别原理,根据识别恒星在不同帧图像中的坐标变化估计背景运动参数,进行探测图像序列的配准,然后在配准后的图像序列中检测出空间目标。通过仿真验证,该方法对于运动恒星背景中运动小目标的检测具有比较好的效果。

不同化合物在太赫兹波段的吸收谱差别很大,所以存在用太赫兹光谱对化合物及混合物进行含量分析的可能。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)技术测量VC 和 VB1各纯化合物吸收谱,基于化合物的吸收谱,采用线性回归技术,对VC 和 VB1混合物的太赫兹吸收谱进行分析,得到样品中各个混合成分的相对含量。通过以VC 和 VB1混合物的THz吸收谱的研究为例,证实了利用整个测量波段的频谱作为化合物的指纹特征来分析化学混合物的成分和相对含量是可行的。

采用磁化等离子体的分段线形电流密度卷积(Piecewise Linear Current Density Recursive Convolution, PLCDRC)时域有限差分(Finite-Different Time-Domain, FDTD)算法研究了具有单一缺陷层一维时变磁化等离子体光子晶体的光子局域态特性。以高斯脉冲为激励源,用算法公式所得的电磁波透射系数来讨论了等离子体上升时间对其缺陷模的影响。结果表明,改变等离子体上升时间和密度可以获得不同的缺陷模。

结合泵浦-探测技术在材料非线性光学特性测量中的应用,介绍了影响泵浦-探测实验结果的几个因素,如样品厚度、样品距泵浦光会聚透镜焦点的距离、泵浦光强度等。通过40 ps脉冲条件下的C60-甲苯溶液的实验结果证实了在满足薄样品近似条件下,使用厚一点的样品获得的泵浦-探测信号较大；样品放置距离泵浦光会聚透镜焦点较近时,泵浦-探测信号较大；在一定的泵浦光强范围内,泵浦光强度增大,泵浦-探测信号会随之增强。同时,对这几个因素影响实验结果的原因给与了简单解释。这些结论对于应用泵浦-探测技术探索材料非线性光学特性的物理本质具有实际的指导意义。

从棱镜的结构特点出发,利用折射定律和菲涅耳公式,推导了Wollaston棱镜对聚敛光的光强分束比随方位角的变化关系式。在入射角给定的情况下,分析了方位角对光强分束比的影响。结果表明：在入射角取定值时,方位角对光强分束比的影响基本呈二次曲线型变化；当方位角在160°～180°时,光强分束比最小。

针对云天背景下的红外运动弱小目标,提出了一种融合检测的方法。根据视觉的固视微动特性进行单帧图像的目标增强,利用帧差分方法检测多帧图像的动目标,最后将这两种处理结果进行基于调制的融合,并经过图像分割,从而达到动目标检测的目的。仿真结果表明该检测方法能够有效地实现复杂背景下的弱小动目标检测。

高分辨率CCD相机的动态传递函数测试设备主要用在实验室条件时使用,模拟相机在飞行状态时地面景物的空间运动轨迹,综合评价相机系统在自身动态像移补偿、偏流角控制下的成像质量。与传统的静态传递函数相比,该项指标能够更好地反映CCD相机在实际工作状态下的成像质量。以动态传递函数测试的基本原理为基础,提出了系统中的关键测试设备-动态目标发生器的研制思路,并对设备的测试精度进行了分析,得到了动态目标发生器光学/机械系统的工程化设计方案。

针对视频监控中的运动目标,引入自主跟踪思想,设计了一种基于DSP的运动目标实时跟踪监控系统。系统以TI公司的DSP TMS320DM642为核心,采用改进的差分算法辅以二值化形态学处理进行运动检测,并通过速度归一化求取云台转动矢量,应用于变速云台系统,实现了对运动目标的自主稳定跟踪。实验证明,系统取得了良好的跟踪效果,保证了目标跟踪的自主性、准确性和实时性。

为了解碱度对絮体的形成、破碎及再生过程的影响,采用PDA2000型透光脉动检测仪测定不同碱度下投加硫酸铝时高岭土悬浮液的絮凝指数(FI指数),并以强度因子和再生因子评价絮体的强度和再生能力。结果表明,碱度的高低在很大程度上会影响絮体的形成、破碎及再生过程,所形成絮体的颗粒随碱度的增加而减小。混凝剂投量和碱度高低共同决定了絮体的抗破碎强度,碱度越高,混凝剂投量越大,絮体的强度越高。在电中和作用下形成的絮体在低碱度下经一次破碎后恢复程度接近100%,在网捕卷扫作用下形成的絮体,无论碱度高低,从第2次破碎起,FI指数均以大于10%的幅度逐次下降,絮体不可恢复程度显著增大。