实验研究了飞秒激光脉冲诱导熔融石英的非线性吸收特性,利用激光诱导自由电子等离子体浓度取决于多光子吸收系数和入射光强的关系;数值模拟了激光诱导折射率变化区域的大小,结合非线性吸收机理和飞秒激光脉冲与介质的相互作用,解释了飞秒激光脉冲超精细加工不受衍射极限的约束,可实现纳米级加工的机理.结果表明,电介质的电离能越大,飞秒脉冲诱导的折射率变化区域就越小,但要求的激光脉冲能量也越大;为飞秒激光脉冲超精细加工的材料和激光参量选择提供了理论依据.

基于较新的Sellmeier方程, 研究了周期极化钛氧磷酸钾(KTiOPO4简称KTP)晶体光参量振荡的容差特性,给出了极化反转光栅周期、晶体温度及泵浦光波长的调谐曲线和带宽的容差特性曲线,并与PPLN晶体作了比较.数值计算结果与已有实验数据吻合较好.

观察了LD泵浦Nd∶YAG晶体,I类临界相位匹配LBO晶体腔内倍频的473 nm蓝光激光器的噪声特性,指出蓝光噪声主要来自于不同纵模的相互耦合,并用双折射滤光片技术实现了全固态蓝光激光器的低噪声稳定运转.在1.3W的泵浦功率下,获得了58mW的蓝光低噪声稳定输出.

从平面波的角谱表示出发,研究了超短光脉冲通过分层介质的远场频谱特性.作为一个例子,对飞秒高斯脉冲光束通过位于自由空间中均匀介质薄膜的远场透射谱进行了分析讨论,数值计算结果显示远场谱明显不同于入射光场谱分布,在不同的观察方向上可呈现谱线变窄、红移、蓝移以及分裂成双重谱线的现象.频移量的大小和谱分布形式与介质参量以及脉冲的谱线宽度、有效空间宽度和观察方向有关.

采用钛宝石超快fs激光器泵浦2 m长光子晶体光纤产生超连续谱,重点研究了不同输入功率下350～959 nm波长范围内光谱的演变过程,实验中产生的超连续光谱宽度超过550 nm.分析表明,内脉冲喇曼散射和孤子自频移在开始阶段对光谱长波方向上的展宽起主要作用,这些新的频率成分与随后光谱向短波方向的拓展有密切关系.

提出一种用以补偿一阶偏振模色散的方法.通过理论分析,说明了使用偏振分离器和加入光学延迟来抑制光纤中的PMD的方法以及其存在的由于延迟偏差造成的过补偿或欠补偿.由理论分析可知,通过调整输入信号偏振态的方向,可以有效改善补偿效果.模拟实验证明了该方法的可行性.

分析了灯泵浦激光器的特点以及影响其输出激光稳定性的原因,提出了在激光器谐振腔内加一个"Q开关"的方法来控制输出激光的稳定性,以氙灯泵浦的被动锁模Nd∶YAG激光器为例进行了实验研究,证实了此方案是可行的.

用矩量法对刻蚀波导粗糙面的散射特性做出了精确的数值分析.基于Monte Carlo方法建立高斯粗糙面数学模型,证明矩量法在分析刻蚀波导散射问题时,是可以应用于不同起伏高度、不同入射角的一种精确而高效的数值方法.对不同起伏高度的两种偏振态,分别在小角度入射和大角度入射两种情况的随机散射特性应用矩量法做出了分析.并以基于二氧化硅波导的EDG器件为例,分析了由于波导壁粗糙对于器件频谱响应特性的影响.

选择适当的连续函数描述了熔锥型耦合器熔锥形状的渐变特性及其相互位置关系,然后分别应用局部模式理论和变分法分析了横截面沿纵向变化的锥形区域和横截面近似不变的耦合区域内的耦合行为,得出了耦合器中任一横截面处的耦合系数和耦合功率表达式.计算表明,熔锥型耦合器的总功率耦合主要发生在耦合区域,在两锥形区域,对于纤芯归一化频率小于1.08的部分,也发生了相当程度的耦合.为了使耦合器的理论模型更接近于实际物理情况,锥形区域的耦合作用也是不容忽略的,从而得到了一个更精细的熔锥型光纤耦合器的模型.

分析了信号光入射后可能发生的效应.基于电磁场理论,综合光纤受激喇曼散射(SRS)效应、建立了光纤喇曼放大泵浦光与斯托克斯光、信号光的关联方程,给出了系统增益形成正反馈条件的表达式, 结果表明:在光纤参量满足增益正反馈的条件下,当SRS增益对应于非饱和增益工作状态时入射信号光得到放大,SRS增益愈高则放大倍数愈高,并有区段上SRS增益相对低时其关联程度相对高.

通过数值计算模拟了K+-Na+二次扩散玻璃波导的折射率轮廓,阐述了利用K+-Na+二次离子交换的方法,在BK7玻璃上制作波导的过程,分析了极化率不同的扩散离子对的选择对波导有效折射率变化的影响,以及扩散平衡时体积变化对表面折射率的影响,描述了扩散引起的波导内部诱导应力变化.设计了测试波导损耗以及波导表面折射率改变的实验装置,对尺寸10mm×10mm×1.5 mm和10 mm×5 mm×1.5 mm两组BK7玻璃基片上的玻璃波导进行了测试,测试结果与理论吻合较好.

从原始的非傍轴传输方程出发,研究了光束的非傍轴效应对小尺度自聚焦现象的影响.结果是,非傍轴效应对不稳定区间的截止频率没有影响,但使最快增长频率增大,最大增长率减小.同时,由于非傍轴的影响出现了一个新的增益区间,在该区间里,增益远远大于在原区间里的增益,但是,随着背景光强的增大,增益迅速减小.

用单光束扫描法测量了在532 nm处一种新型非晶态分子材料5,5′-Bis(dimesitylboryl)-2,2′-bithiophene的非线性折射率和吸收系数.样品非线性透射特性的分析表明,在靠近线性吸收区的532 nm处有饱和吸收存在.由三能级饱和模型和Z-scan法确定了饱和强度、非线性折射率的实部和虚部.研究结果表明:这种新型非晶态分子材料具有非常好的光子学应用前景.

分析了彩色套印误差的检测原理,提出了一种消除光电探测器光谱响应不均匀和彩色印刷系统走纸速度不稳定所引起的检测误差的方法.根据此方法设计了一套高精度色标检测系统,该系统以色标脉冲中心位置延迟一定时间之后的时刻作为色标到来时间的标志,提高了套印色标位置误差的检测精度.

利用光致发光技术对在SiC衬底上采用MOCVD异质外延未故意掺杂的GaN进行发光特性的研究,发现在室温下有很强的黄光输出,同时,采用扫描电子显微术和X光衍射对样品的表面形貌和结构进行了研究,结果发现,随着缺陷密度的减少,黄光输出强度也有所降低,因此,黄光输出强度与缺陷有很大的关系.

用边界元法(BEM)和Monte Carlo方法就一种基于碳纳米管场发射大面积彩色平面型显示器的可行性进行了理论分析,通过模拟跟踪发射电子轨迹,证实设计的显示器结构能够满足高分辨率显示的要求,而且驱动电压低、工艺简单,尤其和日本Cannon公司的M.Okuda等人提出的表面传导型场发射显示器结构相比,其电子传输比有大幅度的提高.

分析了LED正向压降随温度变化的物理机理,建立了恒流驱动下正向压降随温度的变化系数测试系统.对不同材料、不同发射波长的LED电压随温度变化系数进行了系统的实验研究,利用最小二乘法对实验数据进行了线性拟合,得到了不同发射波长的AlGaInP、InGaN材料LED的电压随温度变化系数,对超高亮度LED、功率型LED器件及系统的热工参数测量积累了的重要数据.

分析了DWDM系统中光纤光栅滤波器透射色散特性,光源线宽和光栅透射色散对啁啾高斯光脉冲的展宽及对通信系统码率的限制,在适当的参量条件下,对系统码率进行了计算;结果表明,在接近单色时,啁啾是限制码率的主要因素,在线宽较大时,线宽成为限制码率的主要因素,光栅长度的增长,也将制约码率.

首次发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG)具有很好的动态横向负荷响应特性--谐振峰幅值随横向负荷线性变化,其变化频率与横向负荷的变化频率完全相同.根据这种动态横向负荷响应特性,提出了一套动态横向负荷传感器设计方案,用窄带光源作为输入,基于LPFG的滤波原理,测量光电探测器的输出就可以获得动态横向负荷.该方法仅需对LPFG的谐振峰幅值进行测量,方便简捷,实时性好.

为了克服光纤Mach-Zehnder干涉仪易受环境因素影响而引起偏置相位漂移从而导致输出信号衰落(波动)的问题,提出一种新的简单方法,即:将干涉仪输出信号分为直流和交流两个分量,通过直流分量的大小来计算交流信号的补偿因子,以达到克服交流信号衰落、稳定检测传感信号的目的.在小信号测量情况下,该方法在很大范围内能有效抑制随机温度涨落等因素引起的信号衰落的问题.文中对补偿方法的误差和局限性也做了分析和讨论.

采用溶胶-凝胶法将不同掺杂浓度的四磺酸基酞菁氯化铝(AlClPcTS)植入二氧化硅凝胶基质,制备了均匀掺杂的复合干凝胶.通过对二氧化硅凝胶基质和掺杂AlClPcTS后复合干凝胶孔结构的测定和对复合体系紫外-可见吸收光谱的表征,证实了AlClPcTS在基质中的成功掺杂,并发现AlClPcTS同时以单体和二聚体的形式存在于复合体系中,且AlClPcTS二聚体所占比例随着凝胶化过程的进行而增大.对不同AlClPcTS掺杂浓度复合干凝胶的光限幅性能进行了测试,并讨论了掺杂浓度对复合体系光限幅性能的影响,证明复合体系的光限幅性能随掺杂浓度的提高而增强.

利用激光诱导荧光技术开发了用于早期鼻咽癌诊断的自体荧光光谱系统.系统由风冷氩离子激光器、自行研制的单色仪和高灵敏度、智能化的信号采集和处理系统组成.文中重点讨论了系统中自体荧光光谱信号的处理技术,其中包括荧光光谱信号的分光和检测技术,以及用LabVIEW开发的信号处理和控制平台.荧光光谱信号的处理结果表明:系统不仅实现了荧光光谱信号的同步显示,而且极大地提高了信号的信噪比,这为系统的临床应用奠定了的基础.

根据矢量衍射理论,提出了一种设计纯相位型光瞳滤波器的新方法.根据该方法所设计的滤波器主要应用于采用高数值孔径显微物镜的成像系统.对点扩散函数中的指数因子进行二次近似处理后,可以得到超分辨参量与滤波器参量的近似关系式.以三区相位型滤波器为例,讨论了该近似关系式的有效性.给出一个设计实例,根据所要求的超分辨性能要求设计滤波器.模拟结果表明,该滤波器达到了设计要求,最后利用共焦系统点扩散函数的乘积特性,大大减弱了旁瓣的影响.

阐述了利用Rugate 膜系理论设计宽角度减反射薄膜的方法,从理论上分析了在宽角度的情况下,偏振产生透过率不同的原因,模拟设计了入射角从0°到80°宽角度减反射膜系,采取随机与共轭梯度相结合的方法进行优化,得到了较理想的结果.这一研究方法将能充分地提高光能的利用率,在能源利用方面和光通信等领域具有重要的应用价值.

提出了一种新的测量弹丸初始弹道章动周期的方法,采用非接触式光学立靶测量原理测量弹丸章动周期.测量弹丸通过立靶的瞬时位置,计算出弹丸章动角,根据多组章动角数据获得弹丸的章动周期.并提出了实现这一目标的测量系统的组成与功能,对系统的攻角测量准确度进行了分析.

针对强震动、强冲击等恶劣环境的要求,应用FLASH固态存储器,开发了一种基于单片机控制的接口简单、重量轻、体积小的大容量数据存储系统.在机载CCD相机的高速图像数据存储设计中,得到了很好的应用.

介绍了一种高速CCD图像数据的实时存储方法.利用FIFO缓存器使CCD输出的高速数据流和低速存储介质二者的速度匹配,将多路高速大容量图像数据实时记录到了存储介质中,为后期的图像恢复和图像处理提供了原始数据.该图像数据存储的方法对各种数据采集以及存储系统的设计具有很好的参考意义.

基于流体力学皮托管测量流体流速的原理,提出了一种用于测量流体流速的复合式传感器,它由一个静压和差压传感器构成.介绍了这种新型传感器的测量原理、结构设计和芯片制作,并列举了实验数据.此传感器能同时显示流体的静压和差压,并且实现了智能化,可用于无人流体观测站.

基于光栅结构与距离的关系,给出了一种求解一般多值相位光栅菲涅耳衍射光场的解析表达式.利用该表达式可以直接分析一般多值相位光栅的分数泰伯数效应及在阵列照明中的应用,克服了间接分析法只能分析某些类型的泰伯阵列照明器的不足之处.

采用随机介质统计模型和FDTD方法模拟了随机介质电场空间分布.根据光子局域化理论,讨论了电场的空间分布和介电常数涨落的关系,结果表明,在一定的介质密度下,电磁场是局域化的,其空间分布和介质介电常数的涨落密切相关.