通过实验研究了由四透镜组成的中红外透射光学成像系统的鬼像在像平面上的分布规律。研究表明, 随着光源入射角度的变化, 像平面上透射光聚焦点与鬼像中心的位置相对视场中心发生偏移, 且在相同条件下, 鬼像中心的偏移量与透射光聚焦点的偏移量并不相同。根据该成像规律, 针对鬼像中心的偏移量比透射光聚焦点的偏移量大的透射光学系统, 提出一种抑制鬼像的有效方法, 即通过调整造成鬼像的核心透镜的角度, 使鬼像位移出视场, 并利用软件仿真验证该方法的正确性, 为以后复杂光学系统的鬼像规避设计提供有益的参考。

边缘滤波器被广泛地应用在光纤光栅传感中, 其工作原理是将波长偏移量转换成光功率的变化, 具有响应速度快、动态检测范围大的优点。为了实现一种周期性边缘滤波器——低损耗锯齿形(JAWS)滤波器, 提出并验证了一种有限反射虚像阵列(FRVIA)。FRVIA具有较低的后端面反射率, 其输出光强分布、光谱分辨率、输出孔径等方面与VIPA存在显著差异。通过数值仿真, 对低损耗滤波器的参数进行优化, 实现了占空比高达70%、损耗低于14 dB的低损耗JAWS滤波器。

对电致变色材料的发展和应用需求进行了论述, 提出重点发展方向之一的柔性材料, 并对典型的聚苯胺电聚合物材料的工作机理进行了分析; 利用印刷电子技术, 开展了柔性电致变色薄膜的制备技术实验研究; 通过对聚苯胺溶液配比实验、性能测试等研究, 获得了聚苯胺电子印刷墨水制备的最优配比; 通过电子丝网印刷测试和墨水配方改良, 最终解决了基于印刷电子技术的柔性聚苯胺电致变色材料成膜关键所在。

荧光玻璃材料是解决大功率LED封装可靠性的一个有效途径。采用玻璃基质与荧光粉混合后高温烧结的方法制备硼硅基质的荧光玻璃。通过改变不同温度、时间以及荧光粉比例等条件, 研究了不同制备条件对荧光玻璃发光性能的影响。根据研究结果显示, 硼硅基质荧光玻璃在700 ℃, 30 min条件下可以获得较好的发光性能。温度过低、时间过短则基质玻璃与荧光粉熔合不均匀; 温度过高、时间过长则基质玻璃与荧光粉发生反应, 大幅降低荧光玻璃的性能。同时根据研究也得出体系中荧光粉质量比为3%时, 获得最佳发光性能。

实验研究发现短脉冲激光可诱导光伏型碲镉汞(HgCdTe)探测器产生噪声增强的现象, 通过设计系统的对比实验, 明确了此类噪声增强效应产生的根源和诱导途径, 并对该类噪声增强效应的抑制方法提出了建议。研究结果表明, 此类噪声增强效应源于短脉冲激光器的放大级电源; 该放大级电源处于高频工作态, 会产生较强的电磁脉冲, 该电磁脉冲通过自由空间传播直接诱导探测器工作电路产生噪声增强效应, 与探测器和激光器间外接链接电路和光敏元无主要关联。静电屏蔽罩、加长探测器与激光器的距离等方法可有效降低该类噪声。

基于异步延时采样结合神经网络的方法, 提出一种利用广义回归神经网络(GRNN)对光信噪比(OSNR)和色散(CD)的监测方法, 主要在40 Gbit/s 16QAM通信系统以及非线性信道环境中, 通过异步采样方法提取特征量, 用GRNN实现OSNR、CD的监测。GRNN方法不仅可以实现OSNR、CD的监测, 与其他神经网络方法相比还具有参数少、算法效率高、易于优化的特点。

在高速机动目标侦察系统的测距系统中, 当背景随机变化时激光测距系统作用距离应达到数十千米, 根据背景噪声自适应调节工作状态从而达到较高灵敏度和信噪比。针对APD探测器的背景噪声和倍增特性, 开展了自适应偏置控制方法研究; 基于“恒虚警率”控制方法, 设计了激光测距接收前端电路, 分别采用TPG和TPB信号控制电路增益和雪崩倍增因子, 在“静态闭环”状态下测试了自适应特性; 在外场试验中测试了实际测距的“动态闭环”状态, 通过搭建的试验装置, 完成了对远距离目标探测的试验。

建立了在双端泵浦Tm:YAP板条晶体条件下激光能级跃迁的准三能级速率方程模型。通过对准三能级速率方程进行求解, 数值仿真了晶体温度分布、上转换效应、泵浦光斑尺寸以及输出镜透过率等参数对Tm:YAP板条激光器输出功率的影响, 为高功率Tm:YAP板条激光器的设计提供必要的数值分析基础。

通过对基于DMD后调制的激光主动成像光学系统分析, 建立了成像系统的数学模型, 并通过仿真分析了成像系统的各个影响因素, 最后给出了仿真的结果。仿真结果表明, 激光源的强度、接收光学系统的口径对成像系统的探测距离具有较大的影响。

为评估激光干扰对像增强器性能的影响, 开展了连续激光对像增强器的辐照实验, 分析了激光辐照对其增益特性的影响。实验结果表明, 随着入射激光功率增加, 像增强器由点饱和逐渐发展到面饱和, 饱和光斑直径与入射光强的立方根成线性关系。点饱和所需的激光照度约为1.64 μW/cm2, 面饱和所需的激光照度约为1 371.9 μW/cm2。像增强器线性增益允许的最大激光照度约为8.95 μW/cm2, 表明点饱和前像增强器处于线性增益状态。随着入射激光功率增加, 像增强器像元之间未出现串扰现象, 表明像增强器出现了增益饱和, 其输出光强受限。

功率合束器能获得高功率的激光输出, 而选择超连续谱激光作为输入光源能获得宽光谱, 两者结合的宽谱功率合束器是目前的一个研究热点。文中数值模拟分析了基于超连续谱光源非相干功率合束的3×1宽谱功率合束器。对比分析不同波长合束后传输效率、光束质量的变化。通过对比分析不同波长的仿真结果, 评价该种结构的3×1宽谱功率合束器对宽谱光源的合束效果, 以期对光纤宽谱功率合束器的制作和使用提供参考。

利用准分子激光器在普通单模光纤上加工微孔, 制作了一种微孔结构型的光纤Fabry-Perot(FP)腔, 并对该微孔型光纤FP腔的温度特性进行了理论和实验研究。研究表明, 当外界环境温度变化时, FP腔腔长和腔中介质的折射率会发生变化, 致使传感器输出光谱发生漂移。通过观测光谱对应的峰值或谷值的漂移量, 即可实现对环境温度的传感检测。实验结果发现, 随着温度的升高, 波长逐渐向短波方向方发生漂移, 且波长的漂移量温度变化呈线性关系, 其对应的温度灵敏度和线性度分别为-0.152 nm/℃和98.8%。该微孔结构型光纤F-P腔温度传感器具有结构简单、成本低廉、实用性好等优点, 可以适应不同温度的需要, 研究结果可为该种器件在传感中的应用提供一定参考。

模分复用系统中的模式耦合和差分模式群时延对信号传输的影响, 需在接收端进行均衡补偿以实现信号可靠传输。与时域均衡相比, 频域均衡可有效降低DSP复杂度。基于频域盲均衡算法FD-CMA(frequency-domain constant modulus algorithm)和FD-MMA(frequency-domain multimodulus algorithm)在2×56 Gb/s 16 QAM模分复用系统中进行仿真对比。结果表明, 从星座图和误码性能角度来讲, FD-MMA对非常数模信号的均衡性能优于FD-CMA。在误比特率为10-3处, FD-MMA较FD-CMA有2.8 dB光信噪比的提升。

针对某机载航电设备基本功能和主要技术指标, 设计了一套测试系统。阐述了测试系统的总体设计、硬件设计和软件设计。硬件设计为本测试系统功能实现的关键, 对激励信号产生、故障信息注入、数据采集功能模块进行了详细论述。对软件功能模块划分及工作流程进行了说明。该测试系统已应用于机载航电设备的调试、交付验收、故障排查。经过使用后表明, 测试设备的软／硬件设计合理、自动化程度高、工作稳定可靠, 提高了测试效率, 节约了人力资源。

光纤光栅压力传感器中光栅与金属基片的连接方法主要分为胶装工艺与金属化封装工艺, 工艺不同传感器会出现蠕变等现象, 也会直接影响传感器的测量精度。对自主设计的悬臂梁式光纤光栅压力传感器进行实验结果显示, 采用金属化封装工艺和353ND胶封装工艺制作的光纤光栅压力传感器其压力与波长的线性拟合度均高于0.998, 使用353ND胶与钢质金属基片胶装的光纤光栅压力传感器在0~6 MPa压力范围内, 在5 min内由于悬臂梁弯曲所造成的最大波长偏移为8 pm; 研究还表明, 同一结构金属化光纤光栅压力传感器其灵敏度是使用353ND胶制成的裸光纤光栅传感器的3.4倍。