基于转移矩阵法分析了Tamm结构中的电磁场分布与共振模式,提出了小 孔-Tamm复合结构来增强荧光信号及控制辐射方向。用时域有限差分法 (FDTD)模拟了偶极子与该小孔-Tamm复合结构相互作用的耦合辐射场的远 场辐射,证明了该结构能够实现荧光的垂直出射,且与传统的Tamm结构相 比,其荧光强度有三个数量级的提高；系统地分析比较了荧光发射波长、 偶极子位置及小孔尺寸、形状对荧光辐射角度和强度的影响。模拟结果对 具有荧光增强定向辐射功能的光学芯片设计有指导作用。

设计了采用输入波导、缓变展宽波导和宽的直过渡波导的Y型分支波导结构,大大降低了光分路器的插入损耗。 利用OptiBPM软件,将其逐级扩展为1×8平面波导光分路器。分别研究了波导折射率、弧形波导长度、分支角及输入波长对该平面波导光分路器输出特性的影响, 并结合最优结构参数对其进行了优化。仿真结果表明:该光分路器插入损耗、输出均匀性的最佳值分别为9.96 dB、0.41 dB。 器件设计参数及性能可以满足批量生产要求,对光分路器的设计和生产工艺有一定的参考价值。

为改善自由空间光通信(FSO)系统中传统判决门限技术的不足,降低连续波参照光辅助检测技术中参考光不携带任何信息给系统带来的高成本损耗, 提出了一种基于已判决信号的量化电压获得当前码元判决门限的自适应判决门限技术(ADT),提取信号中的直流分量(DC)作为连续波参考光来估计大气湍流信道的 波动特性。结果表明在误码率为10－3的条件下,自适应判决门限和直流提取技术具有更低的功率损耗,可显著提高FSO通信系统的性能。

从信息论安全的角度出发,用保密容量定量分析了相干扩时光码分多址(OCDMA)系统的物理层安全性,得出了系统保密容量 随不同系统参数的变化关系。建立了OCDMA系统的窃听信道模型,并计算得到了系统的保密容量; 以Gold码为例评估了关键系统参数（用户数M、输入光功率P和码长N） 对相干扩时OCDMA系统物理层安全性的影响。结果表明相干扩时OCDMA系统具有很好的抵御光纤窃听攻击的物理层安全性；关键系统参数对提高此系统的物理层安全性 有重要影响。选择合适的系统参数值可提高相干扩时OCDMA系统的安全水平。

黑磷量子点的紫外非线性光学效应;新型界面物理效应及其在光电器件中的应用;过渡金属二硫化物的荧光响应研究;光发射电子显微镜对局域表面等离激元不对称场分布的研究;基于压缩感知原理的超快电子衍射成像;多普勒效应对里德堡原子系综稳态光学响应的影响;通过无源腔调节PT对称散射系统的光学响应及实现CPA-laser;周期调制的光力系统中增强非直接耦合机械振子的同步性;紫外高阶光子带隙的动态生成与调谐;Time-and-frequency gated photon counting spectroscopy of molecular polaritons in optical cavities;多模表面等离激元波导及偏振操控;Improved morphology and performance of inkjet printing ZrO₂ film through UV light irradiation;单光子水平四波混频及其光量子信息应用;Bandwidth analysis of non-collinear fourth and fifth harmonic generation in nonlinear uniaxial crystals;在非晶LaAlO₃/SrTiO₃界面处光抑制的Kondo效应;Nonlinear vortex beam array generation by spatially modulated fundamental wave;利用浅度复合刻蚀技术获得超高损伤性能的熔石英元件表面;Inkjet printing uniform metal oxide layer using a polymer-enhanced sol-gel ink;Linear Cherenkov radiation in ferroelectric domain walls;激光打靶溅射防护氟化聚合物薄膜研究进展;单次压缩超高速摄像;拓扑超材料设计及其在SOI平板上的实现;太赫兹量子级联激光器频梳及高速探测;光学级金刚石的载流子动力学过程及其在激光惯性约束聚变中的应用;高时间分辨光学成像技术在激光惯性约束聚变中的应用;卤代烷烃分子在飞秒光场中的电离、解离和库仑爆炸;光力系统中的纠缠特性研究;激光驱动氘代气态烷烃团簇库仑爆炸产生聚变中子的研究;HfO₂-SiO₂ nanoscale laminated layers fabricated by atomic layer deposition;功能性超材料中的新型光场调控物理与应用

针对均值漂移跟踪算法中目标模型更新误差累计导致的后续跟踪误差变大,提出了一种基于四通道不可分小波的均值漂移目标 跟踪方法。基于不可分小波对目标图像的分解,利用高频子图分割出准确的目标区域,将此区域的高频与低频特征值融合,进行均值漂移跟踪。在跟踪过程中使用 基于目标轮廓的尺度与模型更新,并用子特征相关系数对目标特征模型进行自适应更新。结果表明提出的方法在跟踪场景和目标外观变化时具有实时性与准确性。 与未进行图像分割的跟踪方法相比,提出的方法具有更好的跟踪精准度；与使用条件随机场(CRF)的跟踪方法相比,其具有更好的处理速度与精确性。

为了削弱当前加密密文存在的周期性,改善算法的安全性与动态性,提出了一种多方向扩散图像加密算法。将初始图像分割为2个均等的子块,引入Logistic映射获取2个随机序列。 通过设计量化机制形成新的数组,并将其重新组合为2个矩阵,建立像素交叉控制策略,对子块完成高度混淆,降低置乱周期性。设计了4方向折叠加密方法, 每一个不同的扩散方向对应一个扩散函数,从4个方向来实现像素扩散,削弱扩散周期性。结果表明与当前混沌加 密技术相比,所提算法具有更高的加密安全性与抗攻击能力及较高的保密性,能够提高图像抵御网络攻击的能力,确保图像信息安全。

在高功率主振荡功率放大激光器(MOPA)中,放大的自发辐射(ASE)及其引起的 自激振荡对激光器输出光特性有显著影响。理论分析了自激振荡与光纤端面 反射率的关系。基于自行设计的MOPA光纤激光器系统,实验研究了自激振荡 与增益光纤长度、抽运光功率和信号光功率之间的关系,并根据实验结果归 纳出MOPA光纤激光器的输出特性曲线。结果表明放大级的放大倍数介于 10～15之间时,输出光谱中自激振荡光所占的比例最小。实验结果为优 化MOPA光纤放大器、提高输出激光的信噪比提供了一定参考。

理论研究了单色飞秒激光脉冲场作用下激光脉冲宽度、激光强度和转动 温度对N2O分子取向的影响,讨论了三种情况下激光场中自由参数 对N2O分子取向的影响: 转动温度和光强不变时,只改变脉冲宽度; 转动温度不变,在相同脉冲宽度时只改变光强；脉冲宽度和激光强度都不 变,只改变转动温度。结果表明通过精细调节脉冲宽度、激光强度和转动 温度可以操纵分子取向的增强或减弱。

基于典型的自旋-玻色模型,研究了具有类欧姆频谱的玻色场环境对量子参数估计精度的影响。原子受外场驱动时, 采用二阶含时量子主方程和超算符方法得到了N个独立原子系统量子Fisher 信息量的演化结果。计算结果表明:随着纠缠的原子数目增多,量子Fisher信息量增大, 量子Fisher 信息量的衰减也大大加快。在某些特征时间内,可以获得比标准量子 极限更好的测量精度。在频谱幂指数较大的超欧姆玻色环境中,量子纠缠态Fisher信息量的衰减可以在一定程度上被抑制。

基于Bell态的纠缠特性,提出了一种可以进行双向身份认证的量子密钥分发协议。与传统量子密钥分发协议相比,该协议有零知识性, 能进行双向身份认证,进行一次量子序列传输就能同时完成身份认证与密钥分发。结果表明所提出的量子密钥分发协议能抵御截获/重发攻击及中间人攻击等 一系列攻击。

理论研究了H+2分子发射高次谐波的空间分布情况。结果表明：分子谐波主要发生在两个H核附近。当核间距离较小时, 两个H核发射谐波强度几乎一致。核间距离增大,正向H核发射谐波强度大于负向H核。随着空间非均匀激光场的引入,H+2分子在较小核间距离时, 负向H核发射谐波强度略大于正向H核；在较大核间距离时,正向H核发射谐波强度大于负向H核。 随着空间非均匀激光场引入位置从负向移动到正向(－100 a.u.到100 a.u.),正向H核发射谐波强度逐渐减小。通过叠加谐波可获得脉宽在66 as和 62 as的超短阿秒脉冲。

数值求解了非玻恩-奥本海默近似薛定谔方程,对空间非均场调控H+2分子谐波辐射及分布进行了理论研究。结果表明: 激光场 正向时,负向H核对谐波辐射贡献高于正向H核；激光场负向时,正向H核对谐波辐射贡献高于负向H核。激光空间位置远离原点时,谐波截止能量增大。 当激光空间位置为负向时,负向H核对高阶谐波贡献明显减弱。通过分析电离几率、谐波辐射时频分析图,用电子波包运动解释了谐波辐射过程。 通过叠加谐波可获得45 as超短脉冲。

用交替隐式差分法研究了高斯光束在二维正方格子和贝塞尔晶格中的传输特性。结果表明：高斯光束在二维正方格子中传输时可形成 能量主要集中在中心区域的晶格孤子,也可通过参数调节形成其他空间分立形态的孤子; 对贝塞尔晶格,当其横向尺度较小即入射高斯光束的能量主要集中在贝塞尔晶格的 中心信道时,可在一定外加电场和光伏电场参数下形成类三环孤子。逐渐增加晶格的横向尺度,可形成单一的类环形孤子和类高斯孤子。光折变晶格孤子的多样性在 全光孤子开关等方面具有潜在应用价值。

为提高水下图像的成像质量,提出了一种基于可控核函数双边滤波Retinex算法的水下灰度图像增强方法。引入改进的Sigmoid函数,提升水下图像变换后的照度图像亮度,提出了一种可控核函数的 双边滤波函数来估计图像的光照强度,克服了传统高斯函数存在的边缘模糊和光晕伪影问题,采用增益函数对照度估计图像进行了校正。结果表明提出的方法符合人眼视觉特性,能有效提升水下图像的 对比度和清晰度。

星载主动式差分吸收是目前较为精准监测全球二氧化碳的方法。大气中气压、温度、湿度、地表反射率及硬件系统中线宽、滤波器带宽等对反演误差都有影响, 其中地表反射率对反演误差有着不可忽视的影响。实验结果表明光斑足迹越小、间隔距离越大、地貌越复杂,反演误差就会越大。在光斑直径为100 m、距离间隔为10 m时, 6种地貌的绝对误差在0.0215×10－6～0.2134×10－6,控制在1×10－6之内,这对实际硬件参数设计有一定参考意义。

为了研究温度、等离子体环境变化对航天器表面介质材料充电水平的影响,利用研制的温度可控航天器介质材料表面带电综合实验系统,对聚酰亚胺材料进行了表面充电实验。结果表明:温度不变时, 聚酰亚胺表面充电平衡电位随束流密度的增大逐渐增大;束流密度不变时,聚酰亚胺表面充电平衡电位随温度升高逐渐减小。温度在243～ 363 K范围时,束流密度越大,温度变化对聚酰亚胺表面充电平衡 电位的影响越小;温度在243～ 273 K范围时,束流密度越大,温度变化对聚酰亚胺表面充电平衡电位的影响越大。

用石墨烯/CuInS2量子点复合物(rGO/CuInS2-QDs)和聚2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔(MEH-PPV)制备了MEH-PPV/rGO-CuInS2杂化聚合物太阳电池。 用动态测试方法研究了电池的电荷传输动力学特点。实验结果表明,与MEH-PPV/rGO器件相比,MEH-PPV/rGO-CuInS2器件的电子传输时间和电子寿命均有显著的增加, 这分别源于CuInS2量子点的表面缺陷态捕获及CuInS2量子点作为阻挡层促进了电子-空穴对的有效分离。证实了MEH-PPV/rGO-CuInS2电池中短路电流的增加 主要与聚合物中激子分离的增加和载流子复合的减少有关；器件的开路电压主要是由石墨烯的功函数和MEH-PPV的最高已占分子轨道(HOMO)之间的能级差决定, 同时受石墨烯中电子浓度的影响。

为提高基于距离选通的三维成像激光雷达成像效率及实时性,提出了一种由CCD单帧曝光图 像反演获取场景三维和强度信息的方法,应用于距离选通激光雷达成像系统。提出的方法利 用稀疏采样矩阵对回波信号进行编码,用相关算法对距离进行解码,用压缩感知技术对信息 进行复原。通过模拟仿真与室内成像实验对所提方法进行了研究,结果表明提出的方法能有 效降低数据量,提高系统成像效率。