对激光二极管(LD)抽运的Cr4+:YAG被动调Q Nd:YVO4全固态激光器进行了实验研究.着重研究了抽运功率,Cr4+:YAG晶体的初始透过率及其在激光腔中的位置等因素对激光器输出脉冲宽度和重复频率等性能的影响,并对实验结果进行了相应的分析讨论,在理论上加以合理的解释.

分析了机载激光水深测量系统中的深度反演方法,着重讨论波浪潮汐改正法和利用动态全球定位系统-相位模糊度解算技术(KGPS-OTF)所测参量进行归算的方法(无修正法).综合分析影响机载激光测深精度的各项参量,并利用机载激光雷达的技术参数,定量估算了两种方法的水深提取精度.结果表明,波浪潮汐改正法的精度略高于无修正法,但是无修正方法更加简单明了,数据后处理的计算量也可大大减小.

在介绍一种采用钽酸锂热释电探测器实现的实时测温系统的基础上,着重讨论了反射辐射和探测器本身的辐射对该系统测温精度的影响.提出了抑制反射辐射及探测器本身的辐射对测温精度影响的4条措施:1) 采用水冷遮蔽板并对探测器进行水冷;2) 尽可能地使探头正对待测物体表面;3) 选择合适的仪器工作波长带宽(Δλ=10 nm);4) 进行电气补偿.进行了一些必要的分析与讨论,得到了采用水冷遮蔽板、将探头尽可能地正对待测面并选用合适的波长带宽可以有效地抑制反射辐射、及对探测器进行水冷并进行电气补偿,可有效地抑制探测器本身的辐射的结论.实验表明,采取优化措施后,在要求的测温范围400～1200℃内测温精度不低于0.3%,符合设计要求.

在研究总结现有超短激光脉冲测量方法的基础上,对皮秒激光脉冲的测量及飞秒激光脉冲自相关二次谐波(SHG)的测量方法进行了统一的校正.实验中,利用迈克尔逊干涉光路的相对光程差,产生已知时间间隔,作为时间基准对皮秒、飞秒激光脉冲的测量进行了标定.

以光折变晶体KNSBN为研究对象,从理论和实验上仔细研究了标准的Z轴扫描技术,发现材料导致的光散射对测量结果有影响.因此把Z-扫描技术应用于光散射比较强的材料时,在进行Z-扫描测量时需排除光散射的影响.

研制了一种非载气式激光同轴送粉系统,粉末流能汇聚输出,其焦点尺寸为??1.5 mm,焦距fp15～35 mm连续可调.在二维平面上熔敷消除了方向性影响,多层激光熔敷组织、成分及硬度分布均匀.与载气式同轴送粉相比,具有较高的粉末利用率(60%～80%)及较高的工业应用价值.

用自行研制的激光冲击强化处理(LSP)装置对两种重要航空铝合金结构材料7050T7451,7050T7452冲击强化试验,进行了疲劳寿命对比试验.给出了反映疲劳应力水平与结构件寿命对应关系的σm-N曲线.结果表明,在67.3 MPa的加载应力水平下,激光冲击处理后7050T7451结构材料的疲劳寿命提高到未经处理的435%,而7050T7452在81.4 MPa的应力水平下提高到518%.并对试件进行了激光冲击处理机理的研究,结果显示试件表面具有较大的残余压应力和较高的位错密度.

采用传统的X型像散腔,利用一块精心设计的半导体可饱和吸收镜(SESAM)做启动元件,实现了自启动的Kerr锁模Cr4+:YAG激光器.输出脉冲的最窄脉宽小于80 fs,脉冲重复频率为120 MHz,脉冲峰值功率可以达到100 W以上.

针对高能飞秒固体激光器光强分布光滑均匀的要求,研究了飞秒光束通过锯齿光阑和空间滤波器的传输特性.和单色激光的衍射不同,宽带的飞秒光束衍射调制较小,直接利用锯齿光阑,便能获得近场光强分布相对均匀的光束.

报道了激光二极管端面抽运的多晶Nd:YAG(polycrystalline Nd:YAG ceramic)1.06 μm连续激光器的实验研究.在抽运功率为0.3 W时,激光达到阈值开始输出;在抽运功率为9 W时,输出功率达到2 W,激光器光-光转换效率为22.2%.

报道了利用掺杂浓度为0.3 at.-%,通光长度为10 mm的Nd:YVO4晶体作为增益介质,带光纤耦合的激光二极管端面抽运的Nd:YVO4激光器.在抽运功率为27.365 W时,获得了14.85 W的TEM00模输出,光-光转换效率为60.49%,斜率效率达64.5%.在上述基础上对晶体的掺杂浓度和晶体长度对激光器性能的影响进行了分析.

设计并研制了1 cm长折射率渐变分别限制单量子阱(GRIN-SCH-SQW)单条激光器阵列.占空比为20%,在70 A工作电流下,输出功率达到61.8 W,阈值电流密度为220 A/cm2,斜率效率为1.1 W/A,激射波长为808.2 nm.

利用两台不同的激光器,一台作为抽运光源,另一台作为探测光源,抽运光源分别运转于不同的频率,并扫动其频率,得到各磁子能级随抽运光场的扫动而发生的原子重新分布所引起的吸收增强现象.

模拟旋光晶体在激光腔中作为电光Q开关使用时的工作状态,建立了研究旋光晶体电光效应的实验装置.通过对旋光晶体在正交偏光和平行偏光干涉实验中干涉现象的研究,得到了旋光晶体在激光腔中作为电光Q开关使用时的最佳构图,并将典型的旋光晶体La3Ga5SiO14成功地制作成了电光Q开关.

提出了一种新型的宽带声光表面波叉指换能器(SAW-IDT), 该换能器应用双梯形倾斜电极,可对单梯形倾斜电极IDT通带的高频成分进行补偿,使通带更宽更平直,并无需外补偿网络.通过计算机模拟得出IDT的优化高频补偿因子ρ=0.12及其他的优化参数.该器件以Y切X传Ti扩散LiNbO3作为光波导,以～150 nm厚的SiO2/In2O3薄膜作为声波导,声孔径W0=110 μm,叉指对数N=9.IDT的中心频率为187.7 MHz,Bragg声光带宽为55.3 MHz,通带斜率为0.00,通带凹陷深度<1.0 dB.当模转换效率为99%时,测得射频(RF)驱动功率为45 mW,该器件可望作为1.15～1.65 μm红外频谱分析仪的分光器件.

利用Cu+-Na+离子交换技术制备了玻璃平面光波导,在632.8 nm波长下,用棱镜耦合技术测量出所制备波导的有效折射率,利用反WKB方法确定了平面光波导的折射率分布,并对折射率分布进行了函数拟合,近似符合高斯分布.求出了所制备玻璃平面光波导在580℃的扩散系数为De≈2.223×10-15 m2/s.

采用光束分割法及光的干涉原理,对线偏振激光通过泰勒(Taylor)偏光棱镜后的透射比变化情况进行了分析.通过分析入射光线、棱镜通光表面法线和胶合面的法线之间的相对位置,以及相应数学模型的建立,推导出分割后相邻光束元之间的位相差与仪器旋转角度之间的关系,成功地解释了Taylor棱镜激光透射比随其旋转角周期"抖动"变化的成因.

提出了基于空间光调制器的灰度掩模制作新方法.分析了该方法的基本原理,构造了相应的实验系统.同时制作了闪耀光栅、菲涅耳透镜以及Dammann光栅等二元光学器件的灰度掩模.该方法采用逐个图形曝光的方式使其具有内在的并行特性,可大大提高灰度掩模的制作速度和精度,并降低生产成本.

提出了用多束厄米-高斯光束相干合成产生平顶光束的方法.借助Wigner分布函数和强度矩方法推导出在普遍情况下合成光束M2因子和K参数的解析公式.研究结果表明,通过适当选取厄米-高斯光束的参数,在某一传输平面可以得到平顶的光强剖面.给出了数值计算例以说明合成平顶光束的特性.

研究了具有指数形式关联的两白噪声驱动下单模激光线性模型受信号调制后的输出信噪比,发现了随机共振现象.根据计算结果讨论了噪声(噪声强度、噪声间互关联程度和关联时间)和信号(信号频率和信号强度)对信噪比的影响.

基于焦移传输理论,推导了"飞行光学"中焦移、相对焦移的表达式,分析了"飞行距离"、瑞利长度和聚焦镜焦距对"飞行光学"中焦移、相对焦移的影响.

利用YVO4双折射晶体,设计了一种新型光通讯密集波分复用(DWDM)系统波长监控的方案,分析了其工作原理,并对方案的可行性进行了实验研究.理论和实验结果均表明,这种方案能够用于整个C波段的DWDM系统工作波长监控与锁定.这种方案与使用F-P标准具的透射谱进行波长监控的方法相比,具有标准工作波长容易判定、监控灵敏度倍增和易于集成等优点.

提出一种用于全光网络中的故障定位方法,该方法克服了以往的故障定位方法需要告警上报和传递、故障定位时间长和适用范围有限的缺点,采用单节点分布式故障定位方法,避免了告警信息在节点之间的传递,能够实现快速准确的故障定位,并且适用于任何规模和拓扑结构的网络.

提出了一种新型光学梳状滤波器,它由双Gires-Tournois谐振腔代替Michelson干涉仪的两个全反射镜构成.基于Michelson干涉原理,给出了零畸变、高信道隔离度、宽平坦带宽、高一致性、结构简单、性能稳定的光学梳状滤波器的设计原理.设计了信道间隔为50 GHz,畸变<0.05 dB,1 dB带宽大于0.38 nm,相邻信道间隔离度大于23 dB的光学梳状滤波器.

理论分析了啁啾光栅级联应用于波分复用(WDM)系统中的时延特性,时延纹波随光栅级联个数的增多而增大,随级联光栅的相邻光栅波长间隔增大而减少.分析采用8阶高斯适当切趾可以减少光栅间相互影响.对理论分析进行了实验验证.

提出了一种新的用于抑制散斑噪声的非线性加权均值多方向形态滤波算法.对实际激光雷达图像处理的结果表明,该算法既有效地抑制了激光雷达图像中的散斑噪声,又保持了图像的几何结构.

提出采用特征矩阵的方法研究全息反射镜(HM)的特性.在矩阵建立过程中考虑了介质折射率是连续变化的,并且根据全息介质的特性采用小波数近似,同时充分利用了光栅结构的周期性特点.该方法模型简单,物理意义直观、明确, 并且只要增加细分层数值,或将幂级数展开到波数k的更高阶次,就可以提高计算精度.该方法不受"近布拉格入射"条件的限制,光栅周围的不同介质只要附加相应的特性矩阵就可以解决.对不同厚度、不同折射率调制度的全息光栅的反射率、角度选择性以及波长选择性给出了数值模拟.

在分析图像分割算法的基础上,针对灰度随机分布的低对比度图像,提出采用空间区域方差和灰度区域方差进行图像增强和灰度分区.实验结果表明该方法能有效地实现低对比度图像的分割.

成功研制了一台激光二极管列阵(LDA)抽运的高稳定Nd:YLF环形激光器.用输出激光强度负反馈控制谐振腔的增益,建立了准连续的～100 μs宽预激光状态,然后在此预激光基础上调Q.由于预激光模式与谐振腔固有模式一致并且具有一定强度,调Q脉冲的建立时间和幅度都很稳定.实验结果为:输出调Q脉冲强度起伏不超过4.3%,时间抖动小于±4 ns.

从速率方程理论出发,得到了抽运功率阈值和激光输出功率的解析表达式.通过钛宝石激光器抽运Tm,Ho:YLF微片,获得90 mW的2 μm波长激光连续输出.得到了抽运功率和输出功率之间的关系以及抽运光与振荡光之间的转换效率关系.同时也给出了温度对激光输出效率的影响.

用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和偶氮染料DR1以一定的比例混合,制成各向同性均匀薄膜样品.用经斩波器调制的线偏振氩离子激光(514 nm,CW)作用样品产生光致双折射.作为探测光的线偏振氦氖激光(633 nm,CW)经过样品,在与其原来偏振方向垂直的检偏器后的透射光强强度受控制光的调制作用,实现了光控光的全光开关效应.通过改变控制光的光功率及薄膜样品的温度,对样品的开关响应速度和开关调制深度进行了研究.在一定的实验条件下,用毫瓦量级的控制光功率实现了几个毫秒的开关响应速度和60%以上的开关调制深度.

采用一种简单的电化学沉积法,在三电极化学池中,以单一的硝酸锌水溶液作为电沉积液,制备了高光学质量的半导体ZnO薄膜.透射光谱测量表明其光学带隙为3.35 eV,400～2000 nm波段的光学透过率大于80%.X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究表明,ZnO薄膜为纤锌矿结构的无序多晶颗粒膜,微晶尺寸小于250 nm.当用355 nm的皮秒脉冲激光作为抽运源垂直入射薄膜表面时,可以检测到400 nm附近的近紫外受激发射光,其强度随入射强度呈超线性增长关系,阈值在196.8 kW/cm2处,并且激光发射是多模的和各个方向的,还与被激发的面积有关,表现为随机激光发射机制.