为了研究多光谱CCD相机的干扰效果, 分别采用氙灯(白光)、671nm激光、473nm激光和532nm激光对多光谱CCD相机进行干扰实验, 提取了红、绿、蓝三通道下的干扰图, 并对干扰效果进行了分析, 最后利用光生载流子的扩散模型对白光辐照多光谱CCD进行仿真。结果表明,白光辐照多光谱CCD相机时, 红、绿、蓝三通道会同时被干扰, 干扰效果明显优于单波长的干扰效果; 当白光的入射功率为10.5μW时, 白光辐照多光谱CCD的饱和像元数为2382pixel, 随着入射功率的增大, 多光谱CCD的饱和像元数也逐渐增加, 当白光的入射功率为980μW时, 白光辐照多光谱CCD的饱和像元数稳定在320078pixel; 多光谱CCD对各个波长连续激光干扰响应程度从大到小依次为白光、532nm、473nm、671nm; 仿真所得干扰图以及饱和像元数随激光功率的变化关系曲线与实验结果基本相符。该结果有助于多光谱CCD相机干扰机理的深入研究。

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。

采用高温固相法在1 300 ℃煅烧2小时制备了不同浓度Dy3+离子掺杂的YNbO4微晶粉末, 测量了样品的X射线衍射谱, 结果表明生成了纯相YNbO4微晶结构。采用漫反射积分球和光纤光谱仪测量了样品吸收谱, 并通过Judd-Ofelt理论计算了Dy3+掺杂YNbO4微晶粉末样品的光谱强度参数Ω2、Ω4、Ω6, 以及实验和理论振子强度。测量了监测波长为577 nm的样品激发谱, 结果表明在260 nm处有一个强激发峰, 其主要由YNbO4晶格吸收产生, 在其他波段还有几个较强激发峰, 主要归因于Dy3+离子的4f-4f跃迁。测量了270 nm和360 nm波长激发下的发射谱, 观察到了相似的发射峰分布。通过不同Dy3+掺杂浓度样品发射峰比较, 发现了浓度猝灭效应。根据能量传递理论分析表明, Dy3+离子的浓度猝灭属于电偶极-电偶极相互作用。最后, 计算了样品的CIE色坐标, 发现最接近于白光区域的色坐标为(0.219, 0.166)。

按照50Nb2O5-(46-x)Y2O3-4Yb2O3-xTm2O3(x=0.1，0.2，0.5，1，2)的配比方式，采用高温固相法制备出了掺杂Tm3+/Yb3+的YNbO4晶体粉末。在980 nm红外光激发下，观测到波长为478，645，707 nm的上转换荧光，分别对应于Tm3+离子的１G4→3H6、１G4→3F4、3F3→3H6能级跃迁过程。利用上转换发射功率与980 nm激光器工作电流关系估算出跃迁过程吸收光子数目为2.72，2.69，2.01，从而确定出前两者为三光子吸收过程，最后一个对应于双光子吸收过程。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性，根据样品的吸收谱得到样品的谱线强度参数Ωt(t=2,4,6)，进而得出理论振子强度及实验振子强度，二者均方根偏差δrms=1.299×10-7。计算了Tm3+离子向下能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比等参数。最后得出结论:(1)3F4能级寿命较长，适合作为上转换中间能级；(2)3H5能级寿命较长，且3H5→3H6跃迁分支比(96.46%)接近100%，可用于产生1 216 nm激光。

采用高温固相法, 以50Nb2O5-40Y2O3-2Nd2O3-8Yb2O3的量比在1 300 ℃下制备Nd3+/Yb3+掺杂YNbO4粉末样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品光谱特性。由吸收谱中各吸收峰面积计算得到谱线强度参数Ωλ (λ=2, 4, 6), 进而得出理论振子强度及实验振子强度, 二者均方根偏差δrms=1.618×10-7。计算了Nd3+能级4F3/2→4IJ′(J′=15/2, 13/2, 11/2, 9/2)跃迁几率、跃迁分支比和能级寿命。4F3/2→4I11/2跃迁分支比最高(56.91%), 对应波长1 062 nm。且亚稳态4F3/2能级寿命较长, 为1.435 2 ms, 适合作为上转换中间能级。在980 nm 半导体激光器激发下, 观测到波长为487, 541, 662 nm上转换发光, 分别对应于Nd3+的2G9/2→4I9/2、4G7/2→4I9/2 和 4G7/2→4I13/2辐射跃迁。通过样品上转换发射功率与激光器工作电流进行的曲线拟合, 得到吸收光子数目依次为2.06, 1.99, 2.15, 确定3个发射峰均对应于双光子吸收。

对Er3+/Tm3+/Yb3+共掺杂BaGa2ZnO5粉末的上转换发光特性进行了研究。首先, 通过不同的制备工艺研究了BaGa2ZnO5粉末的生成条件。XRD分析表明, 由于ZnO的高温分解, 必须密封烧结并增加ZnO用量才能制备出BaGa2ZnO5。其次, 测量了Er3+/Tm3+/Yb3+共掺杂BaGa2ZnO5粉末在980 nm LD激发下的上转换发射光谱, 发现存在8个较强上转换发射峰, 其中480 nm和798 nm对应于Tm3+离子能级跃迁, 其他上转换峰对应于Er3+离子能级跃迁。另外, 测量了980 nm LD不同激发功率对应的上转换发射峰强度, 并根据激发功率-上转换强度曲线拟合得到了各发射峰对应的多光子吸收过程。最后, 根据上转换发射光谱和CIE 1931标准数据计算了样品粉末的色坐标为(x=0.415 1, y=0.479 4), 比较接近白光色坐标, 说明所制备的粉末样品具有产生上转换白光的前景。

“猫眼”效应在激光主动侦察等领域具有广泛的应用, 猫眼回波的功率分布是一项关键技术指标。激光束通过光阑会发生受限衍射, 以Collins公式为基础, 推导了猫眼回波光场的分布函数, 数值计算了探测面上的光场分布, 研究了“猫眼”系统中透镜口径、焦距以及探测距离、激光束束腰、离焦量等对猫眼回波功率分布的影响。并基于CCD搭建实验系统对猫眼回波功率分布以及衍射图样进行观测。观测结果表明: 回波光场携带明显的衍射信息; 探测器偏离成像透镜焦平面时, 有限探测距离内猫眼回波光斑的峰值功率随着探测距离的增大而先增大后减小, 最大值出现在约100 cm处。观测结果与理论数值计算吻合很好, 验证了光阑衍射效应对回波功率的分布造成了明显的影响; 研究结果对猫眼主动探测系统的研制具有很好的指导意义。