通过实验探讨了一种基于反斯托克斯效应的红外激光纸币防伪新技术。在分析激光反斯托克斯荧光基本原理基础上，搭建了波长可调红外激光器测试纸币反斯托克斯荧光实验系统，完成分析最佳受激波长实验；基于980 nm红外激光辐射防伪窗口，利用数码相机对真假币完成成像对比实验。实验结果表明，激光辐照下，真币在640～670 nm、530～560 nm波段分别有受激辐射峰值，而假币没有；10、20、50、100元不同币值的纸币受激发的波长都相近；利用数码相机拍红外激光辐照的图像时，加上特定波段的滤光片可以很好地实现真假币的防伪识别。实验结果验证了基于反斯托克斯效应的红外激光纸币防伪技术是可行的，同时为验钞防伪系统提供了借鉴。

针对光散射通信存在严重的多径衰落及噪声干扰, 提出了一种基于空间分集接收, 并采用三阶累积量及互相关滤波的信号检测方法。该方法使用两路探测器同时接收信号, 并分别计算采集信号的自三阶累积量对角切片, 之后对两路信号进行互相关滤波。实验结果表明, 在接收信号信噪比低至-25dB时, 该方法仍可抑制噪声干扰, 正确提取信号频率特征, 且对设备要求不高, 操作简便, 能够实现强噪声中的实时光散射信号的检测。

无线紫外光局域通信是在短距离内实现全方位信息安全传输的有效途径之一,其中数据传输速率是该类通信系统的重要技术指标。从常用的紫外收发通信系统结构出发,研究无线紫外光局域通信数据传输速率的影响因素。研究结果表明:大气信道和紫外光源的选择对系统数据传输速率影响较大;由于大气散射信道的多径时延,系统的最大调制速率受到限制,当通信距离较短或天气环境较好时,系统的最大调制速率较高;紫外光源中,低压汞灯最大调制速率20 kHz,紫外LED最大调制速率为几兆赫兹左右。相关研究成果为高速紫外光局域网络的设计与应用提供了参考。

The two-dimensional (2D) compound parabolic concentrator's (CPC) characteristics are analyzed. It is shown that CPC's height is taller and its light collecting ability is stronger with the CPC's field of view decreasing when the bottom radius is unchanged. According to the ZEMAX analysis, CPC is good at collecting optical signal, and the antenna combining CPC with hemispherical lens can gather more optical signal than a single CPC or CPCs combined in series. The light propagation of scattering optical communication based on multiple scattering is simulated by Monte Carlo method, and the results show that using CPC as receiving antenna can strengthen communication system's signal collecting ability and increase its communication distance.

基于红外-可见光上转换材料进行防伪的可行性和可靠性的理论和实验分析,设计并研制了一套基于锁相放大技术的红外激光防伪识别系统。系统发射部分由恒压源、频率发生器和红外激光二极管等组成,将一定频率的电信号调制到激光二极管上,其中调制工作频率800 Hz,红外激光峰值波长975 nm;接收部分由滤光片、光敏管、前放滤波器、相敏检波器、低通滤波器和比较器等组成,完成红外到可见光转换后的检测,其中滤光片中心波长553 nm。实验证明所建立的系统对第5套人民币、新版英镑、新版越币、某高档烟酒等的识别是可行有效的。由于该类系统具有防伪可靠性高、抗干扰能力强、体积小、价格低、易推广及易集成等优点,能在打假防伪中发挥很好的作用。

采用网格划分法对含多次散射项的紫外辐射传输方程的求解方法进行了研究。在空间上进行网格划分,网格节点在空间的辐射强度用相应的权值离散到有限的方向Ω上,根据给定的发射源参数以及初始条件和边界条件,采用劈裂法进行高效率、高精度的求解。在每一时间步长内,分别计算源项和传输项的贡献。通过Laplace变换分别求解偏微分方程的解析解来求出每一步的贡献,然后求出下一时刻的值。将用网格划分法求解的结果与Monte-Carlo方法计算的结果进行对比:用前者所花的时间要比通过后者计算所花的时间短,前者计算最大误差为6.9%。

基于蒙特卡罗方法,对两种典型的接收与发射无公共视场的情况进行了仿真模拟,解决了单次散射近似不适用的传输问题。对于1 W的光源,大气吸收系数ka=1.2 km-1、散射系数ks=1.5 km-1时,对于收发器背向情况,信号能量在距离为50 m处约为0.27 nW,其随距离增大呈指数衰减;对于接收视场受限情况,200 m远处信号能量约0.23 nW,并随距离增大迅速增强。实验测试结果验证了模拟结果的正确性,表明该方法适用于较复杂地形条件,为发射和接收无公共散射体情况下的光传输提供了一种理论模拟方法。

由于大气衰减的影响，非视线散射大气光通信需要使用光学天线以提高对光信号的采集能力，进而增加通信距离。针对非视线大气光通信的需求，利用ZEMAX软件对半球透镜、复合抛物面聚光器(CPC)和卡塞格伦望远镜等光学天线进行了性能分析。分析表明：半球透镜和CPC视场较大，增益值高。利用蒙特卡罗法模拟计算了一定条件下，非视线散射光通信在有无半球透镜或CPC作光学天线时到达探测元件的能量随通信距离的变化。结果表明：CPC聚光能力更强，适合作为非视线散射光通信的光学天线。