为在大型环境风洞中模拟大气污染物迁移扩散状况,开发出污染物浓度激光片光测量系统和污染物发放系统。基于激光片光浓度场测量系统,风洞模拟得到城市环境下点、线和面源污染物的扩散分布图案。基于风洞试验工况的边界条件,计算流体动力学(CFD)仿真得到污染物扩散分布,CFD仿真结果和激光片光浓度测量结果,两者定性一致,达到了相互印证的效果。将研究开发的激光片光浓度场测量系统和定量采样方法相结合,有望实现风洞试验中污染物浓度场的定量测试。

根据菲涅耳公式,推导出了溶液折射率和线偏振光反射率的关系,分别测定不同待测溶液折射率下线偏振光p分量和s分量的反射率,并与理论结果进行比较。实验用阿贝折射仪测定不同浓度下Na2CO3溶液的折射率;立足于光纤传感系统,以棱镜为敏感元器件、光为测量媒介,在敏感角入射的情况下,采用光电探测器对偏振光信号进行探测,经光电变换后利用信号调理电路实现信号采集,模数转换后运用单片机实现信息的处理,测定不同浓度溶液的反射率,与理论结果进行比较。结果表明,该方法在实时测量液体折射率的灵敏度、精度方面有较大改善。

LED照明产品的空间色度和光度分布是衡量其产品质量的一项重要指标,但传统的空间色度测量技术光谱采集耗时长、效率低,因此研究一种快速精确测量LED空间色度和光度分布的技术显得尤为重要。基于对测动一体空间光谱同步扫描技术、智能精确采样间隔判定技术和LED空间颜色分布综合分析技术的研究,构建了一套快速测量LED空间色度和光度的测量系统。实验结果表明,该系统较之传统测量系统,在确保精度的基础上,测量速度有较大提高,有效地提升了空间测量的效率。

激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,光量子噪声是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍。详细分析了光量子噪声中霰弹噪声和辐射压力噪声产生的机制和主要特点,讨论了标准量子极限,扼要介绍了信号循环、压缩光场等标准量子极限突破技术。

针对尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配算法存在计算量大、实时性差、误匹率高的问题,提出一种基于距离比率准则的方法来去除SIFT特征匹配中的错误匹配。传统的方法是采用随机选取一致性(RANSAC)方法选取出正确的匹配对,但是需要通过反复迭代,复杂、耗时并且仍存有部分误匹配的现象。改进后的方法直接通过两条匹配直线斜率的一致性判断,剔除不在斜率范围内的匹配,此方法算法简单,省时高效,从而较大提高了特征匹配的正确率。实验结果表明,通过采用距离比率准则方法具有较高的匹配精度,同时减少了匹配的时间,使实时性得到提高。

为了设计光轴一致性检测中用于基准光轴空间角监测的液浮空间角靶标,确定了液浮靶板选择原则。首先,利用流体力学对靶板在浮液中的横摇固有周期进行了分析;然后,结合谐振等相关知识,分析了靶板横摇固有周期与浮液震荡周期不同比值下,靶板的稳定情况;最后,确定了靶板横摇固有周期应大于浮液震荡周期的靶板选择原则。通过对不同厚度的圆柱形靶板及半球形靶板的分析,选择横摇固有周期较大的半球形靶板,并通过实验验证了所确定的靶板选择原则的正确性。

为构造大功率LED激发Cy3/Cy5荧光染料的均匀面照明系统,选择单芯大功率LED芯片PT54TE设计了红绿双通道匀光照明阵列。首先通过分析单芯大功率LED芯片PT54TE辐射强度的分布,建立大功率LED环形照明阵列的模型;然后为提高光线利用率,在LED外侧建立柱面镜反射结构,并通过斯派罗法则求解该结构的参数;最后由Tracepro仿真验证。研究表明,分别由4颗红/绿PT54TE构成的环形阵列在目标平面(30 mm×30 mm)内的光照均匀度大于95.4%,光通量大于700 lm,比未配置柱面镜反射结构的环形阵列的光通量至少提高了52.5%。

良好的接地设计是卫星系统性能稳定、安全可靠的重要保障。简要介绍了几种卫星上常用的接地方式,分析了国内外卫星接地现状及其原因。针对高轨卫星在轨运行环境中存在的严重的充放电效应和内带电效应,详细分析并设计了一种高轨卫星接地方案。经北斗二代导航卫星地面试验及在轨飞行验证,星上各单机工作稳定正常,该接地设计可靠有效。

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。

一直以来光谱学在各类研究中得到了广泛的应用。不同的电磁光谱已被用于各种应用中,导致了各种光谱技术的演变。200 nm(更准确地说是185 nm)波长的光谱却仍旧是一个让光谱学家们警惕的问题。讨论和分析了为什么200 nm以下和以上的光谱技术不同的原因,并进行了相应的分析。最后提出了有效地改进方法,不仅与空气吸收有关,而且与样品的本身属性有着密切的关联。

蓝宝石材料具有高度力学和化学稳定性,因此以蓝宝石作为衬底的光盘是实现长时数据存储的有效解决方案。但是,由于单晶蓝宝石材料具有明显的各向异性,当扫描光束入射到单晶蓝宝石基底表面时会发生双折射,从而使标准的CD读取系统对蓝宝石光盘失效。针对蓝宝石材料这一特性,建立了光束在单晶蓝宝石衬底中传输的物理模型,提出采用石英补偿板来补偿蓝宝石衬底像差的补偿机制。进行了数据读取实验,结果表明,采用所述像差补偿方法能够显著提高蓝宝石光盘光学信息读取系统的读取性能。

基于ISO11254国际标准,构建了基于半导体激光光散射检测光学薄膜损伤与否的光学薄膜激光损伤阈值测试系统。运用图像处理以及灰度值作为判断薄膜损伤与否的判据,对TiO2/SiO2增透膜进行了阈值测试。由图像处理可得,当光斑图像有效区域内灰度值最大的前50个像素点的平均灰度值在25到33之间时,该区域为薄膜损伤的临界区域,并将测量结果与在Veeco白光轮廓仪观测到的损伤形貌进行对比,具有较好的一致性。

基于多光束干涉理论建立了单层薄膜的透射率模型,并且得到了薄膜透射率与厚度及折射率之间的关系的数学模型,进而利用遗传算法求解该数学模型。根据薄膜透射光谱数学模型的特殊性,按照实际的精度需求,有针对性地选取了遗传算法中种群大小、交叉概率和变异概率等关键参数,并且针对透射光谱的具体情况,设计了离散化的适应度函数。最终的拟合结果表明,基于遗传算法的透射光谱法能够快速、准确地得到薄膜的光学参数。

使用了外径0.8 mm、内径0.58 mm、长度40 mm的不锈钢钢管作为套管材料,对光纤光栅进行了保护型封装,并且提出了单头式和双头式两种光纤光栅温度传感器的管式封装方法,制作得到只对温度敏感的温度传感器。通过应力拉伸试验检验了封装的可靠性,并采用水浴试验研究了其温度传感特性。结果表明,单头式封装方式比双头式封装效果更好,依然保持着非常好的波长与温度之间的线性关系,线性拟合度均达到0.997以上,并且均得到很好的重复性。采用该封装工艺可以有效地解决光栅交叉敏感问题,从而满足了一些对光纤光栅传感器尺寸和兼容性要求较高的场合的需要。

介绍了国内外宽频太赫兹减反增透器件的研究进展以及在基于高阻硅衬底的聚苯乙烯上用热压印法制备出的一种减反结构。利用这一减反结构制备出的减反器件的透射率比传统的结构要增加近20%,在基于高阻硅衬底的高折射率纳米复合材料(TiO2-COP)上,经热压印后的减反器件在1.02 THz处的透过率为64.9%。最后简要地介绍了太赫兹减反增透器件的实际应用。

高宝线是一种涂覆介质的单金属传输线,主要应用于高频电磁波的传输与传感领域。结合超材料技术制作出的平面高宝线能够在微波与太赫兹波频段高效激发伪表面等离子体激元,具有高效传输与高灵敏传感特性。介绍了近些年来国内外高宝线的研究进展,综合概述其主要结构的设计方法,分析其测试与仿真结果,并且简要介绍了高宝线的未来发展趋势以及潜在应用。