为了解决激光干扰电荷耦合光电探测器时饱和面积与激光功率关系曲线不符合传统“水桶”模型预测规律的问题, 利用激光干扰电荷耦合光电探测器饱和面积随激光功率增加的非线性模型, 提出非线性主要产生于两方面: 由光注入产生的光生载流子由于电子空穴对的复合导致载流子浓度呈非线性增长; 电荷耦合光电探测器的沟道结构导致一些高于势阱存储容量的电子未被势阱吸收而被泄露, 从而造成干扰的非线性。取得了连续激光辐照电荷耦合器件干扰实验数据, 并利用非线性模型对实验数据进行了拟合。结果表明, 473nm,532nm,632.8nm和1064nm激光干扰电荷耦合器件实验数据与拟合数据平均相对误差分别为7%,5%,5%和7%, 说明了所提出的非线性模型在描述激光辐照电荷耦合器件干扰规律时是有效的。该研究有助于为激光干扰电荷耦合器件实验提供理论指导和预测。

开展了波长分别为1 064 nm、532 nm和416 nm, 脉宽均为5 ns的单脉冲激光损伤CCD的实验, 观测并比较了不同损伤阶段三种波长激光各自损伤CCD的视频图像、微观形貌、阈值和芯片引脚的电阻阻值, 分析了CCD的损伤机理。在532 nm和416 nm激光所损伤CCD视频输出图像中发现了并未出现在1 064 nm激光所损伤CCD视频输出图像中的黑点现象; CCD发生损伤时, 微透镜层的损伤状况随辐照激光波长减小而愈加严重; 1 064 nm激光损伤CCD的阈值最高, 532 nm和416 nm激光损伤CCD的阈值相近。与未损伤的CCD相比, 完全失效CCD的基底与垂直移位寄存器的电阻、垂直移位寄存器间的电阻明显下降, 由此推断, 基底与多晶硅电极的短路或多晶硅电极间的短路是造成CCD白屏的主要原因。

为了研究近红外激光对图像传感器的干扰机理，利用波长为1064nm的连续激光辐照黑白电荷耦合器件相机，观察激光对黑白相机的干扰现象,将实验中采集到的数字图像进行处理，提取了黑白相机在不同激光功率下的干扰程度曲线，并进行了分析。结果表明,图像传感器相机干扰包括干扰光斑和串音线，激光功率越高，干扰光斑半径越大，串音线缓慢变宽，相应干扰区域中饱和像元数越多，干扰程度越严重；对于1064nm激光对黑白相机的干扰过程，饱和像元数量正比于激光功率基本呈线性增长；对实验现象中出现的规律性点阵光斑和旁支串音线的新现象解释为与光学镜头的傅里叶频谱性质有关；利用相关公式推导得出一般干扰过程的拟合曲线，并根据图像传感器基本像元结构的电容势阱特点和载流子溢出方式来对干扰过程进行仿真模拟，仿真结果与实验数据基本相符。该结果有助于近红外激光对CCD的干扰研究。

空间激光准直系统常采用位置传感器(PSD)作为光电接收单元,半导体激光器作为光源。由于PSD具有非线性,激光光源出射激光的衍射特性会导致准直系统在空间不同距离处响应情况不同。为了减少空间激光准直系统工作时在不同空间距离处的重复标定工作,提出了一种模拟PSD探测半导体激光光斑位置的方法。该方法通过设计相关光学系统获取PSD靶面非线性数据及激光光强分布数据,完成了PSD对光斑强度重心响应的模拟。之后对仿真结果进行了实验验证,实验结果表明该仿真系统能够较好地重现实际PSD探测过程,在0~4.5 mm的相对位移范围内最大误差仅为0.026 mm。

为了克服图像传感器在位姿测量中存在响应速度与精度相互制约以及相应图像处理算法复杂的缺陷, 提出一种基于单个位置敏感探测器的目标空间位姿测量方法.首先建立以位置敏感探测器光敏面中心为原点的传感器坐标系并在该坐标系下定义空间姿态角, 然后将合作目标上8个循环交替点亮的红外LED光源作为探测对象, 特征发光点经过会聚镜头成像于探测器光敏面上, 经信号处理得到各点二维像坐标, 并结合光源相对位置关系最终解算得到目标在传感器坐标系下的空间位置和姿态.在对系统稳定性进行验证后完成了位置平移与角度旋转的测量实验.实验结果表明: 提出的方法在视场角为16.3°的范围内探测距离可达10 m, 沿深度方向的位置测量绝对误差最大为36.2 mm, 其他方向位置测量平均绝对误差最大为7.1 mm, 角度测量绝对误差优于2°.该方法解算过程简单、实时性强, 测量更新频率为100 Hz, 可以满足位姿检测的高速要求.

报道了一台高效率、高峰值功率351 nm紫外激光器。采用激光二极管(LD)端面抽运Nd:YLF晶体声光调Q获得准连续窄脉宽1 053 nm基波振荡, 腔外两块LiB3O5(LBO)晶体紧贴输出镜放置, 对基频光进行二倍频和三倍频, 获得了高峰值功率351 nm紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调 Q 激光器的调制频率为1 kHz的工作条件下, 基波平均输出功率为1.45 W时, 得到351 nm紫外激光平均输出功率450 mW, 1 053 nm基频光到351 nm紫外光转换效率高达31.04%, 脉冲宽度为7.5 ns, 峰值功率达60 kW, 光束质量良好。

报道了LD侧面抽运Nd∶YVO4 532 nm准连续绿光激光器。为了获得高功率的532 nm绿光输出，通过采用声光调Q技术和LD侧面抽运Nd∶YVO4技术来获得高功率线偏振的1064 nm激光输出。采用Ⅰ类相位匹配三硼酸锂(LBO)晶体腔内倍频，实现高功率532 nm激光输出。在电源输出电流为30 A、声光调Q的调制频率为20 kHz的工作条件下，获得平均输出功率为33 W的线偏振1064 nm基频光，通过LBO晶体倍频获得平均输出功率为23.5 W的532 nm绿光。1064 nm基频光到532 nm绿光的光-光转换效率达71.2%，脉冲宽度为44.3 ns，偏振比为254∶1。

研制了输出功率达瓦级的351 nm准连续紫外激光器。激光器采用激光二极管(LD)端面抽运Nd∶YLF晶体和声光调Q技术, 实现了1 053 nm准连续基波振荡。在结构简单的V型腔中, 两块LiB3O5(LBO)晶体对基频光进行二倍频和三倍频, 获得了高功率351 nm准连续紫外激光输出。在LD抽运功率为14 W、声光调Q激光器的调制频率为 1 kHz 的工作条件下, 得到351 nm紫外激光平均输出功率为1.12 W、脉冲宽度为34 ns、单脉冲能量为1.12 mJ、峰值功率达32.94 kW。 LD抽运光到351 nm紫外激光的光-光转换效率达到8%, 电光效率为3.4%, 光束质量良好。

设计合成了荧光探针N,N-二乙基氨基香豆素-3-肼基-2,4-二硝基苯肼(DC)。光谱滴定实验显示，H2PO-4与DC能够以1∶1的化学计量比形成配合物。进一步的实验发现，和相同含量的DC溶液相比，该配合物溶液的相对光致荧光强度显著增强，同时伴有紫外吸收光谱红移，溶液颜色由橙黄色迅速变为紫色。其它阴离子，如 F-、NO-3、Cl-、Br-、I- 等对DC 溶液的相对荧光强度及紫外吸收光谱没有影响。利用DC对H2PO-4 具有灵敏选择性的特征，可把N,N-二乙基氨基香豆素-3-肼基-2,4-二硝基苯肼作为荧光探针，借助于荧光光谱和紫外-可见吸收光谱两种手段，实现对H2PO-4 离子的快速识别。

设计合成了含有香豆酰肼官能团的铜离子荧光探针，N,N-二乙基氨基香豆素-3-酰肼吡啶醛(XB)，该探针在水溶液中［V(CH3CN)∶V(H2O)=1∶1］对铜离子识别和检测具有较高的灵敏度和选择性。碱金属和碱土金属离子K+、Na+、Mg2+、Ca2+以及过渡金属离子Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Hg2+和Ag+等对Cu2+离子的识别无显著影响。光谱滴定和ESI-MS谱表明Cu2+离子与XB以1∶2的化学计量比形成配合物。