通过对谐振腔镜镀制合理的激光薄膜,成功实现了LD泵浦Nd∶YAG 1.112 μm激光谱线的运转.利用LBO腔内倍频Nd∶YAG/Cr∶YAG结构获得了高重复频率被动调Q 556 nm全固态黄光激光器,在注入泵浦功率为1.6 W时,得到平均功率51 mW,脉冲宽度48 ns,重复频率8.9 kHz,峰值功率高达119 W的脉冲黄光输出.

给出了单模输出的铒镱共掺双包层光纤激光器(EY-DCFL)的数值分析及最新实验结果.基于速率方程及功率传输方程,对单模EY-DCFL进行数值分析,从理论上对其性能进行优化.然后,在相同条件下进行了EY-DCFL的实验研究.描述了输出激光功率随入纤泵浦功率和光纤长度的变化以及输出激光波长随光纤长度的变化.在光纤长度为6.3 m时,获得了波长为1566 nm、最大功率为2.2 W 的单模激光输出,整体光-光转换效率22%,这是目前国内用该类光纤获得的最高单模输出功率.

对短脉冲激光作用水介质中引起光学击穿的机制进行了分析,通过自由电子密度速率方程的数值解确定激光的击穿阈值.将数值计算结果与波长在可见光和近红外波段,脉宽为ns、ps和fs的激光脉冲在纯净水和含有杂质的水中的实验测量的击穿阈值作了比较.还计算了等离子体中自由电子密度的演化、等离子体吸收系数和能量密度.通过解自由电子密度速率方程得到结果与实验测量的值符合得很好.

讨论了由正折射率材料和具有色散的负折射率材料构成的Thue-Morse序列结构的透射谱,用传输矩阵元的递推关系式计算透射率.数值计算结果表明,这种系统存在一个n=0带隙,它与Bragg带隙相比,对入射角变化和电场偏振方向的变化更不敏感.此外,带隙的位置不随序列阶数的不同而变化.同时,对TM序列结构完全透射态的场分布进行了研究,发现光强的分布具有与晶格结构相似的分布.

分析了超强激光与等离子体相互作用的"准静态"冷等离子体模型,求出了等离子体相对于矩形和非矩形脉冲激光的折射系数;讨论了激光参数对等离子体折射系数的影响,结果发现:1)当激光强度归一化矢势的大小大于1.4时,在同一激光强度下,矩形激光对应的静电势大于非矩形激光对应的静电势,激光强度越小,两者的差异越小;2)在同一激光强度下,矩形脉冲激光引起的折射系数远较非矩形激光脉冲引起的折射系数大;3)不管是哪种脉冲激光,只要激光强度增加,折射系数都增加,但矩形脉冲激光更易使折射系数达到1;4)在激光强度一定时,随着脉冲激光波长的增加,折射系数都按一定的指数规律减少,非矩形脉冲激光的减少幅度大于矩形脉冲激光减少的幅度;5)当波长趋于零时,折射系数都趋于1,这是由于脉冲激光的频率增高,等离子体中产生了非常强的 "透镜"效应所至.

针对高速数字电路设计中遇到的信号完整性问题,本文给出了激光打靶装置中高速数字电路延时分配原理.根据传输线理论,提出端接迹线最大匹配长度值限定法,结合PCB设计,可避免端接失配反射.由电学理论,建模串扰的产生及消除串扰的端接方式.通过对噪声电流In和瞬态负载电流IL复合干扰分析,采取了相应的抑制方法.打靶实验表明,对保证延时信号的完整性是有效的.

根据耦合模理论和弯曲波导耦合器的结构特点,对平面弯曲波导耦合器的特性进行了分析,结果表明弯曲波导耦合器的弯曲半径和最小间距两个可调变量,增加了波导器件设计的灵活性;同时由于等效耦合长度的调制作用使得弯曲波导耦合器在波分复用/解复用中比平行直波导耦合器具有更大的复用带宽;分析了弯曲半径和最小间距对弯曲波导耦合器复用带宽的影响,为实际波导器件的设计制作提供了一定的理论依据.

研制了一套简单可行的光纤水听器灵敏度校准装置,提出了一种简便的测量方法--比对法:将标准压电水听器探头和光纤水听器探头置于同一声场中,并将两探头的输出同时接到数字示波器上进行比对测量.研究表明,振动系统中的盛水容器具有一定的壁厚(>10 mm或1/10桶的外径)时,可将振动系统的谐振峰移出工作频段范围(3～1000 Hz)外.利用此装置结合比对法,校准系统简单,校准速度快,实验的误差小于0.5 dB,能满足一般光纤水听器灵敏度的校准需求.

采用高分子聚合物-单体混合溶液按需滴定-原位热聚合的新方法制作折射微透镜及其阵列.制备透镜的主要材料是甲基丙烯酸甲酯及其聚合物.制备的微透镜直径在1 mm～3 mm范围内,矢高为100 μm～400 μm,透镜焦距在1 mm～4 mm之间.所得微透镜在波长λ=1.55 μm处有很好的光学透过率(90%),适于作光通信耦合器件.用AFM-Ⅱ型原子力显微镜测得微透镜阵列的表面粗糙度Ra约等于0.9 nm,并通过液体的表面张力理论分析了微透镜的形成机理.

采用紫外光化学法制备了黄色银胶,并研究了硝酸银和柠檬酸三钠的浓度对制备的银胶吸收光谱的影响,发现随着硝酸银浓度的增加银胶的吸收峰先兰移然后红移;当柠檬酸三钠的浓度增加时,硝酸银吸收峰的位置几乎不变,而吸收峰强度增大.最后通过透射电镜成像研究其尺寸,发现其尺寸分布在5～20 nm之间.

转镜式傅里叶变换光谱仪中光程差非线性带来了干涉图周期变化和相位误差,对非线性的拟合法补偿利用采样得到的干涉图进行重构,得到不含相位和周期误差的干涉图,再按照均匀采样函数对干涉图进行二次采样,消除非线性光程差对复原光谱的影响.经过二次采样的干涉图不含周期和相位误差,可以直接使用现有的软件进行光谱复原.计算机仿真实验证明这种方法行之有效,且利用4次多项式拟合干涉图效果更好.

实验上测量了多壁纳米碳管的吸收光谱和光致发光谱,观察到了多壁纳米碳管的光频率上转换效应,激发波长为1064 nm,发射光谱为带状光谱,峰值波长为780 nm.由吸收光谱上观察到了纳米碳管的态密度分布的范霍夫奇点,这些奇点对应的吸收峰位置为 685 nm,719 nm和 894 nm.上转换过程是纳米碳管的电子经双光子吸收,再经无辐射跃迁布居在范霍夫奇点,最后经辐射跃迁而产生荧光.

本文合成了稀土离子(Sm³⁺)的三种β二酮类二元有机配合物Sm(HFA)3,Sm(TTA)3和Sm(DBM)3.对配体HFA,HTTA和DBM及配合物Sm(HFA)3,Sm(TTA)3和Sm(DBM)3的吸收光谱和荧光光谱进行了测试与分析.发现Sm(HFA)3和Sm(TTA)3在645 nm处(对应Sm3+的4G5/2→6H9/2跃迁)有很强的荧光峰,可以观察到明显的红色荧光.并且分析了配合物和配体的能级结构、配体的取代基、配体结构对称性以及C-H键含量对配合物光谱性能的影响,证明了HTTA是Sm³⁺发红色荧光的优良配体.

运用一种新的分析偏心和倾斜光学系统初级像差特性的方法-矢量像差理论,分析了具有较大交叉倾斜角的平行平板光学系统和具有较大倾斜角的光楔光学系统的像差特性.通过ZEMAX光学设计软件像差分析功能中的垂轴像差曲线、场曲曲线和点列图加以比较,两者非常吻合,证明该理论可以对具有较大倾斜元件的非共轴光学系统设计起指导作用.

以matlab为工具,详尽分析双通快速扫描光学延迟线在最佳耦合条件下的光束传输与分布,为双通快速扫描光学延迟线的设计、元件选择和系统调整提供理论依据.得出离焦距离Δf=1 μm和Δf=578 μm两个理论上的最佳耦合点.但就实际光路调试来看,离焦距离Δf=1 μm为此系统的最佳耦合点.

通过主观式光线追踪波前像差测量方法得到用Zernike系数描述的人眼波前像差;在Gullstrand-Le Grand眼模型的基础上,引入用医用角膜地形图仪测量并用高次非球面函数拟合的实际人眼角膜形状数据,又引入角膜、前房及玻璃体厚度等个体化的眼结构参数;在光学建模软件Zemax中用所测Zernike系数建立评价函数,并对用Zernike矢高面描绘的晶状体表面进行优化.由此建立了个体化眼模型,并由此模型中可以计算得到与实际测量的波前像差值完全相同的各项Zernike系数值,从而可用于描述实际人眼的光学特性.

根据球面的几何特征,分析了单球面折射光学系统折射面倾斜和偏心时的失调特征;由失调元件矩阵和共轴元件矩阵的依次相乘,得到了完备的描述失调单球面折射光学系统的矩阵;从系统衍射积分与失调矩阵元的关系导出了该系统的失调衍射积分,并利用单球面折射光学系统的分数傅里叶变换结构参数得到了系统失调时的分数傅里叶变换结果.这些结果可用于数值计算和模拟该系统失调时对输入复振幅的衍射和分数傅里叶变换.

FIR晶体光滤波器由夹在两个偏振片之间的N个厚度相同的晶片构成,设计过程中需要根据要求的频率响应求出各个晶体波片的光轴方向和输出端偏振片的通光方向.提出了一种基于琼斯矩阵的反向递推设计方法.FIR晶体光滤波器的琼斯矩阵是各个晶片以及偏振片琼斯矩阵的乘积,利用这一关系可以建立简单的反向递推关系,并计算出与输出偏振分量对应的正交偏振分量,通过迭代运算确定所有元件的角度参数.实例设计的结果与使用其它方法得到的结果一致,设计过程简单.

提出了一种梯度折射率分布介质为基质的单体光学模式转换器,可以将两正交截面内瑞利长度相同、光腰重合的厄米-高斯光束转换为拉盖尔-高斯光束.这种转换器具有一体化且只有两个反射面的特点,因此易于调整、光能反射损耗小;对于两正交截面内瑞利长度不同、光腰不重合的厄米-高斯光束,提出了一种可调节其瑞利长度和光腰位置的光腰调节器,将光腰调节器与单体光学模式转换器组合使用,也可以将这种厄米-高斯光束转换为拉盖尔-高斯光束.

介绍了红外图像非均匀性校正的基本方法,并用基于黑体多点线性校正算法对128×128的红外焦平面阵列进行了图像校正,获得了较好的结果.多点线性校正的精度与定标点的选择和其数量有关,所以在得到探测器响应曲线的基础上,对这两个因素的选择进行了分析,并用实际的校正结果对这两个因素对校正精度的影响进行了讨论.结果表明,与理论分析符合的很好.

本文报道一种128×128元铁电非制冷混合式焦平面探测器,涉及该器件的混合式结构.分析了影响器件性能的关键因素,给出器件所采用的铁电材料的基本物理和电学特性参数,器件的热隔离技术和相应参数,读出电路的基本结构和性能.对实验数据所涉及的原理进行了讨论,最后给出了利用该器件得到的清晰红外热像.

构建了一种以光纤束作为激发光信号和荧光信号传输通道的光纤生物传感器结构.根据光纤探针的倏逝波理论和模式匹配理论对光纤探针的几何形状进行了设计,制作了数组光纤探针并根据需要对其中一部分进行荧光标记.选择了光纤探针置于空气中和水溶液中两种情况,对光纤传感器系统进行了信号检测实验,对比标记了的和未标记的相同几何结构参数的光纤探针两者在系统中被探测的信号差异.从二者的差别区分出系统所探测的倏逝波激发的荧光信号,证明了该光纤传感器系统的可行性.

利用氦-氖激光(波长 632.8 nm,功率 15 mW)诱变果胶酶产生菌的菌体细胞,获得了突变株ZH-g,其酶活达到301 u·mL-1,是出发菌株的1.3倍.进一步用氦-氖激光照射ZH-g的原生质体,从而得到了高产突变株ZH-gA,其酶活达到357 u·mL-1,比ZH-g提高了18%,是出发菌株的1.6倍.该菌株在好氧和静置条件下均能良好产酶,经传代实验证明其产酶性能稳定.

研究了周期为3 mm的超长周期光纤光栅(ULPFG)各谐振峰的温度和应变特性,报道了用高频CO₂激光脉冲写入的周期可达数毫米的包层折变非对称分布的ULPFG.该光栅各谐振峰由不同阶次闪耀模与纤芯基模同向耦合而成,理论和实验表明不同阶次谐振峰对外界参数如温度、应变等变化具有不同的灵敏度,因此这种ULPFG可望用于多参数同时测量中.

利用粒子群算法对二元相位取样光栅的周期相位调制进行优化设计,在此基础上提出了基于二元相位取样光纤布喇格光栅的色散和色散斜率补偿技术.通过光栅周期啁啾可以调整每个信道的带宽,色散量由子光栅长度决定,调整取样函数的啁啾系数可以改变色散斜率,因此可以设计出用于波分复用系统的多信道色散补偿器件.

对OBS网络核心节点中所采取的多种改善QoS的策略进行了研究并提出了一种反馈证实机制以减少数据突发的丢失.其原理是在BCP传输建立端到端通路的过程中,如果在某核心节点处不能成功预约波长信道,该节点将在数据突发离开边缘节点之前返送NACK证实信息,取消边缘节点的该数据突发调度输出计划,并将其重新缓冲排队以备再次调度发送.这样可以尽量为数据突发提供可靠的波长路径,减少数据突发的丢失.

本文介绍了用同轴Fraunhofer全息测量强动载下材料表面微喷射粒子场的数据处理方法.在全息像重建过程中,将再现的三维粒子场由计算机控制分成许多小薄层采集.在数据处理过程中根据图像中粒子边缘,决定在整幅图或局部采用边缘检测的方法提取大粒子,根据图像的灰度分布将图像分成很多小区域,在每个小区域采用不同的阈值分割图像.在处理结果的校正中根据粒子场的特点,去除过大、过小和重复统计粒子.采用该方法得到了粒子的空间分布图像及粒子大小的统计结果.

研究了以三乙醇胺作为引发剂,五种沢吨染料的光化漂白过程.实验结果表明五种染料的光化漂白速率大小顺序是藻红B(ErB)＞曙红Y(EY)＞孟加拉玫瑰红B(RsB)＞罗丹明B(RoB)＞荧光素(F).并研究了曝光强度及染料浓度对漂白过程的影响,以及这五种染料的全息记录性能.

对6种常见的基函数展开通过计算机仿真分析、比较其重建效能.结果表明,对于少数投影计算机层析重建,采用连续可导的局部基函数展开比采用非连续可导的脉冲基函数展开具有更高的重建精度.而对于各种连续可导的基函数,其重建精度大致相当,基函数的选取应重点考虑其投影矩阵计算的难易程度.

针对分数傅里叶变换衍射光学光束整形器件,比较了按离散点与按菲涅耳积分计算得到的变换矩阵间的差距,从中分析得出按离散点计算的变换矩阵引入的离散化误差与分数傅里叶变换系统参数的关系.模拟计算结果表明,该离散化误差不能忽略.为了在输出面上得到真实的光强分布,应采用菲涅耳积分计算其变换矩阵.鉴于该变换矩阵非幺正,本文利用YG算法进行了光束整形器件的设计.

液晶的转动粘质度是液晶用于显示和通讯的重要物理参量。本文设计开发了基于微机的液数测试光学系统，在该系统上研究了液晶的转动粘质系数的测试原理与方法：通过测试液晶盒在偏置电压下相位驰预时间，推导出转动粘质系数的值。测试Merck 公司的E7 液晶的转动粘质系数随温度变化的曲线，进行了理论拟合，测试结果与理论符合得很好。通过分析另一系统对液晶介质常数随温度变化的曲线，的测试结果，验证了该测试原理与方法的正确性。该测试方法具有简单，自动化的特点。

从瑞利-索末菲衍射积分出发,推导出任意阶非傍轴贝塞尔-高斯光束在自由空间传输的解析表达式.非傍轴贝塞尔光束和非傍轴高斯光束等的传输方程都可以作为本文一般结果的特例而得出.物理分析和数值计算表明,当高斯和贝塞尔部分的横向尺度与波长相比拟或小于波长时,应当用非傍轴方法处理.

采用超高真空电子束蒸发制备了一维紫外、可见光波段光子晶体.研究了在石英衬底上不同周期Ag/SiO2体系对光子带隙的影响.带隙位置与理论计算结果符合.发现二氧化硅层的厚度对带隙位置和银层的透过率有较大影响,厚度的增加降低了反射率,从而使光子带隙更加明显,当厚度达到12层时观察到清晰的光子带隙.

利用量子力学的密度矩阵理论,在有效质量近似下,采用有限深势阱模型,导出了柱形量子点的三阶非线性极化率的解析表达式.通过数值计算,分析了GaAs/AlβGa1-βAs柱形量子点的三阶非线性极化率与量子点尺寸、掺杂浓度、入射光的频率和偏振方向等参量的关系.结果表明,三阶极化率峰值位置与这些参量密切相关,并且对于确定频率和偏振方向的入射光以及材料的掺杂浓度,存在与之相匹配的量子点尺寸,使三阶极化率达到极大,比体材料的相应值高出2个数量级以上.

本文讨论了压缩真空态在玻色湮灭算符的逆算符及玻色产生算符作用下的光子反群聚性质. 结果表明, 在两种情况下所得到的增光子压缩真空态都呈现出反群聚效应, 但前者呈现的反群聚效应与所增加的光子数k以及压缩参数的取值区间有关, 而后者则在相同的压缩参数取值区间内呈现出反群聚效应, 与增加的光子数k无关.

利用小波阈值去噪和Wiener滤波的特点,在文献[7]的基础上提出了一种改进的组合滤波方法,在进行空域自适应滤波之前,先对经BayesShrink处理过的预去噪图像重新估计其噪声方差,通过数值计算给出了该噪声方差的一种近似最优估计公式.实验结果表明该方法在去噪图像的均方误差和对不同图像的适应性方面都得到了改善.

高光谱图像分析中,对未知环境下伪装目标的检测识别具有较大难度,因为缺乏背景与目标的先验光谱信息.针对这一问题,提出一种高光谱图像异常检测算法.将高光谱图像分成波段子集进行特征提取,利用对图像中噪声程度及目标、背景之间可分性敏感的特征样本高阶统计量构造基本置信指派函数,通过D-S证据推理实现特征层智能融合异常检测.理论分析及仿真实验结果表明了算法的有效性.

提出了一种激光混沌时间序列预测算法.该算法通过平稳小波分解,将原始数据序列分解为与原序列等长的尺度系数和小波系数,利用坐标延迟理论,重建各级尺度系数和各级小波系数的相空间,再根据混沌吸引子的稳定性和分形性,在相空间中对尺度系数和小波系数进行预测,进而通过平稳小波重构算法,实现了时间序列的非线性预测.该算法对数据可以进行更平滑的处理,比无小波算法预测的时间范围更长.通过仿真试验说明,原始时间数据序列被成功的重建,说明算法能够有效的对非线性动态系统的时间序列进行建模和预测.