小型化和高动态是红外成像稳定平台技术的发展趋势。由于转动惯量小，传统的 PI型电流环控制难以克服反电动势的斜坡干扰，将降低小惯量红外稳定平台的动态响应。同时，高动态的小惯量红外稳定平台技术另一难点是平衡动态性和抗扰性能。为解决上述问题，本文提出一种基于无差拍预测控制和扩张状态观测的复合电流控制方法，有效提高了小转动惯量红外稳定平台的动态响应能力和抗干扰能力。仿真和实验结果表明，该复合电流控制方法将小惯量红外稳定平台电流环的调节时间缩短 1/3，对速度响应的动态性能和抗干扰性能都有明显改善作用，而且具有很好的鲁棒性能。

针对大变倍比红外连续变焦镜头齐焦性问题, 通过采用特定的数据结构, 以在线标定方式, 拟合出变倍镜头的双向补偿曲线。并通过改变环境温度、双线插值法, 将拟合曲线扩展成二维网表并存入 FLASH中。依据标定网表, 齐焦性补偿基于预处理算法、双环控制算法及脉动控制算法能快速、准确实现补偿电机驱动控制, 解决大变倍比连续变焦红外镜头齐焦性问题。同时通过增加灰度梯度校验, 还能有效弥补目标距离小于最小成像距离时的补偿不足问题。

This work deals with quantitative analysis of multicomponent mud logging gas based on infrared spectra. An accurate analysis method is proposed by combining a genetic algorithm (GA) and a radial basis function neural network (RBFNN). The GA is used to screen the infrared spectrum of the mixed gas, while the selected spectral region is used as the input of the RBFNN to establish a calibration model to quantitatively analyze the components of logging gas. The analysis results demonstrate that the proposed GA-RBFNN performs better than FS-RBFNN and ES-RBFNN, and our proposed method is feasible.

A tunable self-seeded multi-wavelength Brillouin-erbium fiber laser (BEFL) is proposed and demonstrated based on a few-mode fiber filter (FMFF) with varying temperature. The FMFF configuration is a section of uncoated few-mode fiber (FMF) sandwiched between two up-tapers. As the temperature varies from 25 °C to 125 °C, the transmission spectrum of FMFF moves towards the longer wavelength. The self-excited Brillouin pump is internally achieved by cascaded stimulated Brillouin scattering (SBS) in the single mode fiber (SMF). Then employing the FMFF temperature variation characteristics in the ring cavity fiber laser, the multi-wavelength of the output laser can be tuned, and the tunable range is about 8.0 nm. The generation of up to 15 Brillouin Stokes wavelengths with 16 dB optical signal- to-noise ratio (OSNR) is realized.

提出了一种易研制的高双折射双零色散波长新型光子晶体光纤。其包层由采用2种不同尺寸的圆形空气孔按照类矩形和三角形晶格排列而成。运用全矢量有限元法对其光学特性进行理论模拟分析, 结果表明, 当d1=0.80 μm, d2=1.10 μm, Λ=1.00 μm时, 在1.55 μm波长处获得2.59×10-2的双折射, 且在X、Y偏振方向的非线性系数分别为46 km-1·W-1和36 km-1·W-1。同时, 该光纤在可见光和近红外波段具有2个零色散点, 色散点间距为0.68 μm。通过设置合理的参数, 双零色散点位置、色散点间距以及色散曲线的平坦性可调。采用现有拉制工艺, 该结构的光纤易于研制, 有利于该光纤在超连续谱产生、偏振系统控制、光纤传感等领域的大规模应用。

提出一种多向平行分光透镜的自由曲面组合设计方法，可适用于广义朗伯分布的发光二极管（LED）光源，实现任意多向的平行分光。设计了应用于雨量传感器的透镜，在不增加光源的前提下，增加出射的光线路径数量，透镜体积小、光效利用率高，增大了传感器的光学探测区域，可为相关的光电器件的设计与优化提供便利。理论计算和建模仿真进一步证明了此方案的可行性和有效性。

利用光纤扩径腰椎熔接技术, 分别对长为4.5 cm单模光纤的两端进行扩径, 形成了球形-单模-球形结构的新型马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。基于MZI构造了一种可调谐多波长自激布里渊掺铒光纤激光器。将其置于丙三醇溶液中, 在波长为980 nm、抽运功率为200 mW的情况下, 改变丙三醇质量分数会引起光纤包层外界环境的有效折射率的变化, 从而导致干涉光谱的改变, 实现在1558.6~1562.8 nm范围内输出激光波长可调谐, 其调谐范围为4.2 nm, 得到了波长间隔为0.088 nm、平均光信噪比大于15 dB的6个布里渊激光输出。该激光器结构简单、波长间隔稳定, 在密集波分复用、光纤传感等领域的应用前景十分广阔。

提出了一种适用于LED光源均匀配光的超高光效、小聚光角度自由曲面透镜的设计方法。基于光通过透镜的折射现象构建了曲面微分方程, 运用高精度算法得到透镜曲面参数, 实现了传统透镜难以实现的聚光角度小、光效高的均匀配光效果。运用专业软件进行三维建模, 在透镜模型内侧进行球面切削以减小透镜厚度。通过实际应用仿真, 验证了该方案的有效性和可靠性。

提出了一种菲涅耳透镜的普适设计方法，可适用于广义朗伯分布的LED光源，能够同时实现聚光和均匀配光。该方案能够克服传统透镜均匀配光聚光效果不佳的问题，得到的菲涅耳透镜具有聚光比率高、厚度薄、数值孔径较大、光效利用率较高等优点，有助于充分改善LED光源的照明质量，尤其适用于大发光角度的LED光源。在理论设计的基础上，利用专业软件对透镜进行3D建模和仿真，结果进一步验证了该方案的有效性和可靠性。