在多星矢量定位中,由本地坐标系中的光电探测器拍摄到的多星矢量数据需要变换到赤道坐标系中,并与赤道坐标系中的多星矢量数据进行匹配,当匹配误差达到最小时,根据变换矩阵即可确定舰位和航向.由于存在测量误差,因此不可能精确匹配.通过与点模式匹配问题类比,给出了一个求取两组星矢量之间最佳变换矩阵的算法,该算法使匹配误差在均方根意义下达到最小并且其计算复杂性仅为O(n),从而提高了天文定位的精度以及天文定位系统的反应速度.

对五包层色散补偿光纤进行了研究,分析了各个参量对色散补偿光纤性能的影响,发现色散补偿光纤只有在一定范围的拉丝芯径内,以牺牲负色散数值为代价才能获得较大的负色散斜率.在1 550 nm处获得了不大于150ps/(nm·km)的负的总色散和负色散斜率的色散补偿光纤.采用在光纤拉丝时旋转预制棒的工艺减小了光纤的偏振模色散,并采用化学汽相沉积(MCVD)光纤生产工艺,研制出了性能较好的色散补偿光纤.

大气湍流引起的光强闪烁会严重影响大气激光通信系统的性能,使误码率增加.研究表明误码率随对数振幅方差(湍流强度)的增加而上升,为了减小误码率,可以采用多点发射以减小大气湍流对系统的影响,从而提高系统的可靠性.

介绍了无线光通信的特点,比较了光电检测器、光纤接收模块、自聚焦透镜和多模光纤接收机耦合三种设计方案,提出了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计是最优方案.详细讨论了自聚焦透镜和多模光纤之间的耦合设计和电信号处理过程.试验证明,采用该方案后系统输出信号的信噪比显著提高,完全可以满足通信系统的要求.

介绍了紫外光通信的性能特点、链路工作方式及影响紫外光通信的主要因素,并分析了紫外光音频通信系统的设备构成及其在**作战和演习中的应用.

提出了一种基于图像一阶、二阶统计特性的自适应可见光图像对比度增强方法.通过分析可见光图像数字特性,提取了图像序列两个时间平稳的特征,即均值和方差.以此为基础,在灰度域对图像进行对比度增强.实验结果表明,提出的方法有效地增强了图像的对比度,同时抑制了部分起伏的背景.该算法在视觉质量上优于传统的基于图像最大最小值的对比度增强方法和直方图均衡方法,而且易于实现.

由于自然环境及成像条件的影响,红外目标提取常受到背景干扰的影响.针对复杂背景下的红外目标提取提出了一种算法,该算法采用预处理去除大量的灰度较低的背景和杂波,利用形态学滤波进一步去除部分背景和杂波,通过自动阈值分割最终将目标提取出来.该算法既克服了背景干扰,又保证了目标提取的效果,且算法实时性强.通过仿真对比证明,该算法对于复杂背景下的红外目标提取效果良好.

建立了一个基于速率方程,考虑了热效应、空间烧孔效应的垂直腔表面发射半导体激光器的模型,并根据其物理和几何特性,通过正交变换简化了速率方程的计算,从而得到一个新的高效的面向系统连接的仿真模型,并将此模型用于激光器和光纤之间的耦合.实验结果表明,此模型可以广泛地应用于面向系统连接的光学仿真.

阐述了目前TEA CO2激光器几种常见电极的设计方法与结构,分别比较了它们的优缺点.用模拟电荷法计算了近似Rogowski电极和Chang电极的电场强度,将计算结果与各自放电实验图片作了对照和分析.计算与实验结果吻合,达到了均匀放电的效果,最后提出了改进建议.

利用光波面和光波法线面的曲线方程,得出了光波面上光轴角和光线轴角的表达式.以此为基础,借助内锥折射和外锥折射的性质及对应光波面上的位置关系,推导了内锥折射锥顶角和外锥折射锥项角的表达式.并以堇青石和黄玉为例给出了具体的锥项角数值大小,分析了锥顶角很小的原因.

对采用退火质子交换技术(APE)制备的具有正弦型弯曲和余弦型弯曲两种不同的S型弯曲的Y分支光波导,利用宽角有限差分光束传播法,就过渡区长度、波导表面折射率增量、掩模版开口宽度等对波导弯曲损耗的影响进行了研究.结果表明,两种S弯曲下的Y分支波导的弯曲损耗,随波导结构参数的变化基本上是相同的,但二者的表现并不完全一致.数值计算结果为相应波导器件的设计和制备提供了一定的参考.

为了稳定脉冲光源,提出了一种基于光电导开光的设计思路.脉冲光源经过光分路器后,一大部分光经过适当长度的光纤延迟线接到普克尔盒光输入端,而小部分光通过误差调整电路,使普克尔盒两端的电压能够随前端光功率的大小而适当调节,最终输出稳定光源.

衍射光学元件的衍射效率是其在设计和应用时需要重点考虑的因素.用标量理论的方法分析可以得到较高的理论衍射效率.然而,标量理论所作的假定限制了其在高频衍射结构中分析结果的精确性,制作上的局限也降低了实际可能的衍射效率.讨论了标量分析的方法,并说明了怎样结合设计实际来实现对衍射效率的提高.

运用数值模拟方法解Gross-Pitaevskii方程,研究了具有局部畸变(impurity)的常规势阱中玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)孤子的演化特性,发现势阱的局部畸变对BEC孤子随时间演化的特性有重要影响,并且其影响与畸变的强度、势阱的幅度和势阱的类型有关.

以格兰-泰勒棱镜为例,根据实验现象对透射光强随旋转角扰动的原因进行了理论分析.通过泰勒棱镜的单色偏振光束在空气隙处发生多束光的干涉,使得透射光强依赖于入射角的大小.实验中棱镜振动引起入射角的微小扰动,导致了透射光强的扰动.着重分析了泰勒棱镜空气隙的厚度对于扰动的影响,并在此基础上讨论了减小扰动的方法,通过选取合适的空气隙厚度以及对棱镜的结构角做相应的调整可有效地减小扰动.

针对广角镜头,利用标定模块的几何特征和透视成像特性,提出了基于中心无畸变区的比例因数和光学中心的标定方法,并对其进行了试验验证.结果表明该方法原理简单,标定过程易实现,具有较高的精度.

分析了激光扫平仪的误差组成及其在等效长焦距检测系统中的三角函数表达式,介绍了检测方法,并给出了实测结果.介绍的等效长焦距智能检测系统不仅能满足不同的精度要求,而且能显著提高检测速度与效率.理论分析和实测结果表明,该仪器的角度测量不确定度优于±2",角度分辨率优于1".

介绍了超短脉冲测量的常用技术,包括二阶自相关法、频率分辨光学开关法、自参考光谱位相相干电场重建法等,提出了一种新的测量方法--双光子自相关测量法,并进行了大量实验,试验表明,利用双光子自相关法能较精确地测量低功率、低重复频率超短脉冲的脉宽.和其他方法相比,试验装置更为简单.

提出了一种基于计算机的光纤气体传感器谐波检测的实验室解调方案.系统采用分布反馈式半导体激光器和数据采集卡,并利用所设计的解调软件进行信号解调,实现了气体浓度的谐波检测,并能实时显示采集波形及分析波形.