从单模激光场的增益噪声模型出发,导出了激光场定态强度分布函数,研究了定态分布函数的极值点随加性噪声、乘性噪声和注入信号的变化情况。结果表明,乘性噪声是使激光系统出现一级相变类比的关键因素,注入信号使相变行为减弱,而加性噪声却使得定态分布中极值点的数量和位置出现来回跳跃式变化。

将激光抽运选择性极化原子束磁偏转方案用于铀同位素浓缩,考察了铀原子基态各子能级的磁偏转特性,提出了选择性光抽运极化的实验方案,讨论了可能得到的浓缩结果。

建立激光表面纹理化热模型,分析了在纹理化中起关键作用的表面熔化过程,计算出表面温度、穿透深度、熔化深度、相面移动速度等物理量。

研制了光纤耦合的激光二极管抽运的单频稳频Nd:YVO4激光器。在输入抽运功率为6W的情况下,获得2W稳定单频红外输出,光光转换效率为33.3%,电光转换效率为10%。通过边带稳频系统将输出激光频率锁定在法布里珀罗共焦参考腔的中心频率上,频率稳定性优于400kHz。

报道了激光二极管抽运的Nd:YVO4晶体、LBO晶体Ⅱ类非临界相位匹配腔内倍频大功率红光激光器。通过对激光晶体热效应的考虑,设计了热不灵敏腔,采用低掺杂浓度Nd:YVO4晶体,获得了671nm红光的最高输出为890mW。

将全局优化的遗传算法应用于百瓦级铜蒸汽激光器(CVL),以最大输出激光功率为目标函数,整体优化设计和确定了铜蒸汽激光器同轴结构的激光头和放电电源的电路参数等。提高激光功率的一条途径是:在采用相对较小的储能电容的同时,提高输入功率;主要是峰值电压)和管壁温度,且使激光头与供电电源相匹配。

介绍和分析了一种在自适应光学系统中实用的自适应控制算法。与经典控制算法相比,自适应控制算法调整方便,综合考虑了大气湍流扰动和探测噪声等对系统控制效果的影响,控制参数能适应工作环境的变化,使系统达到最优控制状态。以61单元自适应光学系统上实现的自适应控制算法为例,用经典控制理论的波德(Bode)图、控制带宽等概念分析了这种算法的特点,并针对算法在实际系统应用中遇到的问题提出了解决的办法。

导出了有限外尺度影响下的相位结构函数和孔径平均的斜率相关函数的表达式,结果表明有限的大气外尺度对大气湍流统计特征的测量有很大的影响,尤其对大尺寸的望远镜和子孔径更是如此。基于科尔莫戈罗夫模型的大气相位结构函数和相干长度仅仅是本文推导结果的近似。对结果的分析表明,测量得到的对大气湍流科尔莫戈罗夫模型的偏离有可能是大气外尺度的影响,而不完全是真正的偏离。

利用多载流子模型及单轴对称和光激励机理,从理论上计算了经热及电场诱导后的石英光纤的电光系数γ与D型光纤的距离d、诱导时间t和外加电压V的关系。结果表明,尽量缩短d并在适当时间内诱导,能有效提高电光系数;电光系数与外加电压近似平方根关系;γ33与γ13的比值非常接近3。理论结果与实验报道相当一致。

理论研究了双程后向结构掺铒光纤超荧光光源的特性。结果表明,在任意反射镜参数下,只要选取适当的掺铒光纤长度,该结构光源总能实现不依赖于抽运功率的平均波长高稳定性运行;在光源高稳定性的前提下,反射镜参数优化后的该结构光源具有较宽的频带宽度和较高的抽运效率。

报道了新型金属络合物非线性光学材料ZCTC(硫氰酸锌镉)晶体的光学性质。测量了ZCTC晶体的折射率,计算了其相位匹配角度。进行了半导体激光(LD)室温下直接倍频实验。当808nm基频GaAlAs半导体激光功率为473mW时,获得了390μW、404nm紫光输出。实验表明ZCTC晶体是一种优良的半导体激光倍频紫外非线性光学材料。

使用射频溅射和组合靶在蓝宝石(α-Al2O3)基底上制备出了结构较好的PbTiO3薄膜,提出了一种利用透射光谱来简单有效地分析弱吸收薄膜的光学特性及与光学相关的其它物理特性的方法。得出了该薄膜在400nm～2400nm区域内的折射率、消光系数等参量与波长的变化关系和与之相符合的柯西(Cauchy)色散公式,并通过外推的方法估算出了薄膜的光学能量带隙为3.65eV。

实验研究了氩气气压对溅射制备的Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化的影响,结果表明:随薄膜制备时氩气气压的增加,Ge2Sb2Te5薄膜的折射率n先增大后减小,而消光系数k先减小后增大。二者都随波长的变化而变化,且在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小,解释了溅射气压对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数影响的机理。

通过调制半导体激光外腔压电陶瓷的电压实现低频波长调制,并慢扫描激光器的波长,测量了CS原子D2线［6S1/2(F=4)→6P3/2］的吸收光谱,利用锁相放大器处理了二次、四次、六次谐波信号,实验结果与理论分析相吻合,在实验过程中还发现高次谐波探测可以有效地提高探测信号的信噪比。

首先导出了光栅在短脉冲激光照射下的菲涅耳衍射光场的方程,利用该方程分析了一个开口比为1:4的光栅的衍射光场。数值计算结果表明当激光脉冲的半极大值全宽(FWHM)Δτ在皮秒数量级时,可以得到塔尔博特自成像。当激光脉冲的Δτ从皮秒逐渐减小时,塔尔博特自成像现象逐渐消失。而当激光脉冲的Δτ小于几十个飞秒时在第一个塔尔博特距离处光栅的衍射光强的最大值随Δτ的减小而减小。

研究了大气湍流与热晕对于几种不同波长激光束的长距离传输聚焦特性的影响。光束质量与光束漂移量的理论与实验值基本一致。

从不同方面说明大孔径静态干涉成像光谱仪的特点,介绍其干涉系统的光学原理,分析基于横向剪切干涉仪的干涉系统设计思想,讨论两种高通量大视场横向剪切干涉仪,总结了大孔径静态干涉成像光谱仪的主要优点。

对光交换矩阵的基本机理进行了研究,介绍了所研制成功的光分组交换矩阵的基本结构、功能、性能和相关的实现技术,重点分析了质子交换型铌酸锂(APE:LiNbO3)光波导开关与相应的系统技术,给出了2.5Gbit/s异步转移模式(ATM)光信元交换实验研究结果。

利用单目视觉算法确定摄像机相对于被测点的聚焦位置的方法,提出了一种新的能量谱-熵函数图像聚集锋利性测度评价函数以及新的单目视觉测量方法,即将单目视觉方法中的离焦法和聚焦法结合起来,进行聚焦位置的测量。并给出了用于摄像机定位的单目视觉离集法和聚焦法的计算模型。实验验证结果证明了算法的稳定性和可靠性。

波前功率谱密度(PSD)被用于评价惯性约束聚变激光驱动器光学元件在中频区域的波前误差。高功率固体激光装置对大口径光学元件波前质量的要求有别于传统光学系统,要求对波前误差进行较高空间频率的测量。探讨了大口径光学元件波前的高空间分辨率检测技术,采用大口径相移干涉仪作为波前检测仪器,通过傅里叶变换获得波前一维功率谱密度分布。对惯性约束聚变激光驱动器的典型光学元件进行了波前功率谱密度的检测和分析。

介绍了激光诱导预分离荧光法测温的原理及实验结果。利用可调谐KrF准分子激光器,在常压甲烷-空气火焰内测得了OH自由基的系列荧光谱;并对它们的谱线结构进行了分析;给出了利用窄带激光和宽带激光两种不同激励条件下测量的温度值。通过选择适当的激励线及激光能量,减去背景噪声等途径,使两种方法的测量精度均高于3%。

对光纤陀螺中光相位差的检测是得到所需角速度的基础。简要分析了陀螺输出信号的特点:噪声大、非线性、周期性,以及这些特点对检测有效信号的影响。提出了一种单通道光相位差跟踪的方法。这种方法采用正弦调制,通过对信号(包括输出信号和跟踪信号)的三角和乘法运算,并在必要的环节进行滤波得到光相位差。它能够解决光纤陀螺动态范围和刻度因子线性度问题,并具有简明、成本低、易实现的特点。最后进行了相位跟踪的计算机模拟和电路的实现,并给出了实验结果。

对佛克脱(Voigt)型反常色散原子滤光器的工作机理和各种性能进行讨论,该种滤光器的实验研究表明理论与实验结果符合得很好。滤光器在外加磁场为0.02T、汽室温度为110℃的单峰带宽为0.8GHz,比相同条件下的法拉第型反常色散原子滤光器小0.5GHz,并且工程化实现比法拉第型反常色散原子滤光器容易。佛克脱型反常色散原子滤光器在卫星光通信领域有潜在的极大应用前景。

对新型再入式光纤角速率传感器进行了理论分析与实验研究,推导了它的光强透过率、灵敏度以及极限分辨率的解析表达式,分析了环形谐振腔中定向耦合器的耦合比与灵敏度以及极限分辨率的关系,并依据理论分析,研制了采用长度为200m环形谐振腔的再入式光纤角速率传感器的实验装置。实验结果表明,这一实验装置具有0.2(°/h)的常值漂移以及优于0.1(°/h)的零偏稳定性(10s积分时间和10min采样样本长度)。

根据N×N多模干涉耦合器的基本原理,确定了多模干涉耦合器的结构参数。通过分析多模干涉耦合器的输入光场与其映像间的相位关系,提出了模传输矩阵的分析方法,并用此方法分析了N×N普通干涉多模干涉耦合器、N×N相移器以及N×N普通干涉多模干涉马赫-曾德尔光开关,得到了它们的模场传输方程,分析了光开关在光场从任一输入端输入,从任一输出端输出时开关的驱动条件。用上面的方法分析了4×4光开关的结构及驱动条件。

给出了正入射条件下铝漫反射板在紫外真空紫外波段的漫反射特性及硫酸钡和聚四氟乙烯(PTFE)漫反射板在紫外波段的漫反射特性;以中国计量院提供的已知正入射半球反射比ρ;0,d)的聚四氟乙烯漫反射板为参考样品,通过比较测量得到了铝和硫酸钡漫反射板的ρ;0,d)以及硫酸钡漫反射板的ρ;0,d)在半年内的衰减情况。计算了三种漫反射板的双向反射分布函数fBRDF;0,θd)。

介绍了一种云纹干涉法现场转移高密度光栅的新工艺,将现场转移光栅与实验室测量有机结合起来,同时得到物体变形的面内U、V位移场。从理论上分析讨论该方法的可行性及误差,通过实验验证该方法与传统云纹干涉法具有相同的灵敏度和量程,使云纹干涉法应用范围更加广泛。

在光纤共焦扫描显微镜(FOCSM)的基础上,利用其轴向响应曲线的线性部分,给出了一种测定物体微位移的新方法。并用该方法精确测量了压电陶瓷微小的逆压电伸缩效应,分辨率可以达到5nm。

报道了φ113mm×70mm蓝宝石晶体块的光学加工精度、光学均匀性和弱吸收等方面研究所取得的最新进展。晶体整个表面加工精度达到3个光圈(峰谷值约为1.666λ);晶体的透过波前畸变为1个光圈(峰谷值约为0.584λ);在紫外波段的透过大于80%,可见及红外光区的透过大于86%;晶体的弱光吸收系数为35×10-6/cm～65×10-6/cm。