从重叠情况严重的混合气体光谱中解析出单一纯光谱数据,一直是光谱解析的难点。为了 得到理想的解混精度,采用改进的非负矩阵分解算法,引入光谱的相关性约束与平滑性约束,并给出优化的梯度下降法的迭代步长, 以避免算法收敛到局部不稳定点带来的影响。改进的算法既综合了矩阵的分解误差,又考虑了混合光谱特性的影响。实验数据表明, 改进的非负矩阵分解得到的解混结果能够准确解析出各源光谱的特征峰形状,并且各解混结果之间几乎没有混合叠加影响部分,可以满 足后续的光谱识别工作。

以输出波长为1578 nm的分布式反馈半导体激光器作为激发光源,结合波长调制及二次谐波技术对H2S痕量气体进行基于石英增强光声光谱技术(QEPAS)的检测研究。采用有限元分析法对QEPAS中常用的石英音叉进行仿真计算,得到石英音叉的前6阶模态振型与共振频率。实验中,添加了长为4 mm、内径为0.7 mm的声波微共振腔,优化了跨阻放大电路,在最优实验条件下对H2S气体进行检测,检测结果表明,QEPAS系统的二次谐波信号与H2S浓度具有良好的线性关系,获得的探测极限为19.3×10 -6。

提出一种根据环境温度变化量补偿红外光谱仪系统输出灰度值的辐射定标方法。首先分析了在辐射定标和测量过程中红外光谱仪系统输出灰度值漂移的原因,推导出漂移变化量和环境温度辐射度变化量的函数关系;然后利用自主研发的非制冷型长波红外光栅光谱仪进行辐射定标实验,确定了实验室辐射定标方程和环境温度改变后通过补偿得到的辐射定标方程;最后通过实验验证了在不同环境温度下利用补偿后的辐射定标方程进行辐射测量的准确性。结果表明:在不同的环境温度下,通过漂移补偿可使光谱仪系统输出灰度值误差明显减小,其误差不超过2.4%,显著提高了非制冷型长波红外光谱仪对红外辐射的测量精度。

红外光谱仪内部背景辐射在长波红外波段(8~12 μm)影响比较显著, 会严重降低光学系统的分辨率和信噪比。利用TracePro光学分析软件, 对基于交叉非对称Czerny-Turner(C-T)型平板波导红外光谱仪进行了背景辐射分析, 包括机械构件表面发射率以及光学元件表面温度对背景辐射的影响。引入了杂光系数作为评价指标, 根据仿真分析结果, 在高低温箱中, 对该红外光谱仪的背景辐射影响采取抑制措施并进行了实验测量, 实验结果证明: 采取背景辐射抑制措施后, C-T型平板波导光谱仪系统的杂光系数在常温下(298 K)能达到5%以下。

光轨网络是一种能够利用成熟的光学器件实现带宽灵活分配和信息交换的新型网络.串扰是限制光轨网络的物理层性能及其扩展性的重要因素.本文讨论了典型的光轨网络节点中异频串扰和同频串扰的产生原因，理论分析了两者对光轨网络的物理层传输性能的影响.给出了3种串扰性能的评价方法.以密集波分复用技术为应用背景，分别搭建了器件隔离度为20 dB和30 dB的、具有3个节点5个波长且单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络，仿真了串扰在光轨网络中的传播过程，并计算了光轨网络的误码率、功率代价和相对串扰.理论分析和仿真结果表明：光滤波器、解复用器和复用器是光轨网络中串扰产生的关键器件，且提高器件的隔离度等性能对于提高光轨网络的传输性能会有较显著的效果；在密集波分复用条件下，串扰对单波长速率为2.5 Gbps的光轨网络的误码率和功率代价具有显著的影响，从而限制了光轨网络实际可用的节点数目.

针对激光对红外成像系统的干扰效果是光电对抗领域的一个研究热点，采用波长10.6 μm的CO2调谐脉冲激光器，通过漫反射板反射激光能量到像元数为320×240的多晶硅非制冷焦平面红外热像仪上进行激光干扰红外成像系统的实验。在实验中研究了干扰激光能量、重复频率、波长、光斑大小等激光参数对干扰效果的影响，并从图像质量的角度分析了激光参数对干扰效果的影响。结果表明，随着干扰激光能量密度、重复频率、波长和光斑的增大，干扰效果提高。此外，漫反射干扰的效果证明这种干扰方式是可行的，该方式可避免干扰源成为未来将出现的反辐射光电制导**的诱饵，为CO2激光干扰装备提供一种新的战术配置方法。

基于普通单模光纤(SMF)和空芯光子晶体光纤(PCF),设计了一种新型的超短光脉冲压缩系统。采用近似解光脉冲传输非线性薛定谔方程和数值模拟方法,研究了二阶色散和三阶色散在超短光脉冲压缩系统和传输系统中的频率啁啾补偿,模拟了自相位调制(SPM)效应对色散补偿的影响并分析了其作用机理。研究发现,在超短光脉冲压缩系统中,当SPM效应增大时,补偿超短光脉冲频率啁啾所需的二阶色散将经历一个非线性过程,补偿其频率啁啾所需的三阶色散将经历一个与之对应的相反过程。

从理论上定义了基于高斯脉冲成分分析的激光脉冲时域响应的偏离度参数，并且通过实验验证了该定义的有效性。利用高速光电探测系统测量入射和出射的微秒量级激光脉冲的实际能量分布，在3%的容差范围内对能量分布进行高斯脉冲分量拟合，通过对比各独立高斯成分的归一化强度经系统后的理想值与真实值，计算得到偏离度。在该定义下，通过分析各高斯分量的权重演化以及新分量的成因，不仅可以研究光场与系统相互作用的物理机制，而且为系统的优化设计提供帮助。