为了稳定准确地检测甲醇蒸汽浓度, 该文提出了一种基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜的光纤Bragg光栅(FBG)甲醇传感器。首先使用氢氟酸腐蚀部分包层, 在栅区表面涂覆一层PMMA薄膜;然后构建测量系统, 建立了传感器检测甲醇蒸汽的理论模型;最后引入温度补偿单元, 消除温度对甲醇蒸汽浓度测量产生的影响。实验研究了PMMA薄膜厚度和温湿度对传感器灵敏度的影响, 测试了传感器的响应时间、选择敏感性和检测下限。研究结果表明, 在甲醇质量浓度为20~160 mg/L时, 传感器的中心波长漂移与浓度间具有线性关系(线性系数R2=0.992)。在温度20~40 ℃, 相对湿度40%~80%时, 传感器能够准确检测甲醇蒸汽浓度的变化, 其灵敏度为0.292 pm/(mg·L-1), 相对误差为9.3%, 检测下限为20 mg/L。

为了定量检测气液两相流中气泡尺寸（气泡截面直径）、气泡频率、气泡上升速率，提出一种光纤光谱气泡特征参数定量检测方法。首先，采用近红外光纤光谱仪、平凸透镜、多模石英光纤、高速摄像机、气液两相流管道、注射泵等构建了气泡特征参数光学检测系统。然后，建立了光纤光谱定量检测气液两相流中气泡尺寸、频率、速率的理论模型，采用Zemax软件仿真分析了光学测量系统的光路传输路径。最后，实验研究了光学测量系统对气泡特征参数定量检测的性能。研究表明，所提出的气液两相流中气泡特征参数检测方法可同时定量检测气泡尺寸、频率和速率，对气泡尺寸、频率、速率检测的最大相对误差分别为9.8%、8.1%和8.7%。

提出一种基于光学亮环晶格进行空间光信息编码通信的方法。基于面向目标的计算全息术,生成4种简单模式的光学亮环晶格对应的计算全息图,并将其加载在反射式空间光调制器(SLM)上,SLM调制入射光,直接重建4种简单模式的光学亮环晶格。4种光学亮环晶格模式对应4个不同的四进制数,易于识别,通过光学亮环晶格模式的组合完成一幅32 pixel×56 pixel的256阶灰度图的编码与空间传输。距离发射端2 m处的电荷耦合器件(CCD)接收光学亮环晶格图像并通过计算机对数据进行解码,可以在部分干扰情况下,无差错地恢复原始图像信息。在此基础上,实验拓展单个光学亮环晶格至2×2和4×4阵列,传输效率和系统容量提升了4倍和16倍。本研究成果为光学亮环晶格的编码通信研究提供了理论和实验依据。

针对当前连续变量量子密钥分发时数据协调运算速度低的问题,本文提出一种采用GPU与OpenCL异构计算的多维数据协调方案,并提出了一种静态双向十字链表存储超大规模LDPC码的校验矩阵,以适应OpenCL平台特殊要求。实验仿真结果显示,当码长为2×105时,在保证有效数据协调且相同码率的前提下,GPU平均译码速率可达到CPU的4.2倍,但牺牲了部分精度。

针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速率低的问题,采用中央处理器/图形处理器(CPU/GPU)异构平台实现了多维数据协调算法的并行加速运算,提出了对于异构计算要求的大规模校验矩阵静态双向十字链表及多维并行协调算法。在该平台上对码长为2.048×10 ⁵的情况进行了仿真计算。通过仿真可获取收敛信噪比和协调计算时间,并计算得出协调速率、密钥传输距离和协调效率。结果表明:当码长为2.048×10 ⁵时,在保证协调效率的前提下,采用CPU/GPU异构平台并行加速的协调速率为CPU平台的5倍。

在连续变量量子密钥分发(CVQKD)多维数据协调过程中,低密度奇偶校验码(LDPC)的纠错性能直接影响协调效率和传输距离。构造了一种双边类型的低密度奇偶校验码(TET-LDPC),引入了类似于重复累积码中的累积结构以提高其纠错性能,在多维数据协调算法中得到了更小的收敛信噪比、更高的协调效率以及更远的传输距离。仿真结果表明:当TET-LDPC的码率为0.5,分组码长为2×10 ⁵时,收敛信噪比降至1.02 dB,协调效率达到了98.58%,安全密钥率达到17.61 kb/s, CVQKD系统的传输距离提高为44.9 km。

针对负系数微波光子滤波器很难用正系数的光学抽头来实现, 提出了一款基于色散器件级联的可调谐、窄带宽、负系数微波光子滤波器。利用整形后的多波长光纤激光器的输出信号作为滤波器的抽头光源, 将单模光纤与F-P光纤环级联作为延迟单元, 实现滤波器的频率选择性。利用相位调制器和级联的色散器件共同作用, 实现负系数的微波光子滤波器。实验得到了波长间隔为0.34 nm的多达37个激光信号的稳定输出, 进而基于此实验结果仿真研究了F-P光纤环中C2、C3的耦合系数r、不同长度的可调谐光纤延迟线(TODL)和延迟单元中不同长度的单模光纤等参数对微波光子滤波器性能的影响。

利用拉盖尔高斯涡旋光束的共轴叠加，研究2×2光环晶格阵列的产生方法。从理论上分析了光环晶格阵列的形成与分布特征，并利用数值计算得出了光环晶格阵列。通过共轭对称延拓傅里叶计算全息生成了光环晶格阵列的全息图，基于反射式空间光调制器的光电实验产生了与理论一致的光环晶格阵列。光环晶格阵列具有更多的控制参数和更复杂的光束分布特征，为光束的原子操控研究提供了一定的理论和实验依据。

采用水热法制备CdWO4 ∶Yb3+ ,Ho3+纳米晶, 运用X射线衍射、扫描电镜和光谱分析对制备样品的结构和发光性能进行了表征。结果表明: CdWO4 ∶Yb3+ ,Ho3+为单斜晶系, 平均晶粒尺寸约为29.782 7 nm。用980 nm激光激发样品获得了发射光谱, 位于552 nm和659 nm的发射峰分别对应于Ho3+离子的5F45S2→5I8和5F5→5I8的跃迁。根据泵浦功率和发光强度之间的双对数关系可知, 552 nm和659 nm的发射均属于双光子过程。稀土离子的浓度对样品的发光强度的影响较大, 结果表明:当Yb3+∶Ho3+离子的量比为5∶1且Ho3+摩尔分数为1.5%时, CdWO4 ∶Yb3+ , Ho3+纳米晶的上转换发光强度最大。

由于主流三片式LCD投影机光源利用率高，因此其亮度和分辨率都有保证，但其包含昂贵的合色棱镜和3片LCD板，造成成本居高不下，而R．GB三色光的分色合色更导致其机械对准困难，致使．Y-艺复杂。相对来说单片式LCD投影机制作工艺简单、成本低廉．很好地克服了三片式LCD投影机的主要问题，但其光源利用率低这一主要缺陷会引起光源寿命短、投影亮度不高和分辨率低等缺点。为克服这一缺陷，文中提出在光源和LCD 面板之间加一透镜阵列作为增透层，并提出了增透层的结构，阐述了提高光谱效率的原理。进行了光线追迹计算，最后用Madab软件模拟光线路径．优化了透镜阵列参数。