介绍了异向介质的研究进展,其中包括基本理论的深化研究,介质新电磁特性的研究,一些新型结构的设计、仿真、实验、制作方法及其各自的优缺点,以及在波导、天线、微波器件等各个领域的应用.

以试验靶场中光电经纬仪设备的布站情况为例,通过数据仿真计算,分析了光测设备布站的跟踪测量数据处理精度和精度几何因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP),为实时数据的可靠性分析以及外测事后数据处理精度分析提供了技术支持.并对设备的几何布站提出了利用遗传算法进行优化的设想,讨论了约束条件及适应度函数,为通过最优的多通道测量数据来交会计算最佳轨道参数提供了参考.

以武汉东湖为实验基地,通过对其水体的多次检测,获得了从2006年6月到9月4个月的东湖水体透射光谱,并与蒸馏水透射光谱进行比较,对东湖水富营养化程度进行了定性分析.采用一种新的测量方法得到叶绿素a浓度与677 nm和703 nm处相对强度的差值和比值有很好的线性相关性,建立了东湖水体叶绿素a含量的准确定量检测模型,为实现对东湖水实时、快速、准确监测提供了基础,为高精度遥感水质分析提供了参考.

分析了Ni005A自动安平水准仪测微成像系统的结构原理,介绍了此类仪器的测微光学系统常见故障判断与调整方法,提出了应用一小凸透镜和一块毛面白纸条对测微成像系统进行逐段检查的快速检修方法.

介绍了一种枪械自动机运动规律光电检测系统,该系统由光电位置探测器(PSD)、激光器、原向反射片、数据采集装置及专用测试软件等组成.随自动机同步运动的原向反射片反射激光光束,光束经光学系统聚焦于PSD的光敏面上,产生随光斑中心变化的电信号.信号经过调理、采集、处理后得出自动机运动规律.分析及实验结果表明:该系统响应速度满足自动机测试要求,位置分辨率可达0.044 mm.能在恶劣环境下,对10～150 mm范围内的枪械自动机进行速度和位移测试.测试方法具有非接触、高精度、操作简便等特点.

转换屏的X射线激发发光光谱与透镜系统的匹配偏差会对闪光照相光电接收系统的成像质量造成影响.提出了一种一维线阵全分辨的模拟计算方法,对在理想光源照射下系统成像视觉全分辨能力进行了模拟计算.用白光光源加滤波片照明分辨率板的实验方法,对不同光源照射下系统的成像质量进行了评估.分析表明,转换屏发光宽光谱及其中心波长与透镜系统不匹配均对成像分辨率造成一定影响,而对图像对比度造成较大影响.只有在透镜系统针对的消像差波段540～550 nm附近窄带发光的转换屏,其成像质量才能基本不受匹配影响,近似于模拟计算的结果.

在神光Ⅲ原型棒状放大器能源系统中,采用LC串联谐振变换器构成的软开关式恒流充电单元设计了高精度充电机.同时,基于RLC串联谐振电路的临界阻尼特性,设计了脉冲成形单元.分析了氙灯非线性解决办法及内触发点灯方式的可靠性,得出了脉冲氙灯线形等价和触发脉宽影响点灯可靠性的结论.采取计算机远程集中控制的控制策略,使得该系统控制安全高效.设计的20套能源模块完全符合用户要求,说明该方案具有可行性.

在已用于脉冲放电气体激光器中的近似Rogowski电极、紧凑式Chang电极和Ernst电极的基础上,提出了将近似Rogowski电极金属衬板缩短和削减其中央电极厚度、将紧凑式Chang电极和Ernst电极金属衬板改为绝缘介质衬板,并对Ernst电极参数进行优化的改进型电极结构.设计了这些改进型电极的制造方法,并用模拟电荷法计算了改进型电极表面的电场分布.把均匀场电极的电场理论分布和已使用的电极表面电场分布进行比较,可以看出,这些改进型电极在电场分布和结构上优于已使用的电极.

分析了基于后向散射的脉冲激光舰船气泡尾流探测方法,设计并研制了基于该探测方法的实验装置,并在大型水池中对模拟的气泡尾流进行了探测,实验结果表明,该实验装置可以较好地探测到模拟的舰船气泡尾流.

激光引信发射组件中,由于线性阵列激光二极管的光斑是由若干激光二极管的光斑叠加而成,其M2因子的测量不能简单地按照单个激光二极管M2因子的方法进行测量.以ISO11146标准中的二阶矩法为基础,使用CCD采集聚焦后的光斑图像,并对光斑图像进行分块处理,从而得到激光引信发射组件的M2因子.

提出了一种改进的双波长TEA CO2激光器,不仅具有良好的空间重叠性,而且具有比较理想的时间同步性.该激光器由两个空间上部分重叠的光栅和一个锗镜构成光栅-平面腔,两个光栅前后放置,相互利用,共同建立双频振荡,由锗镜输出双波长激光.通过改变两光栅的有效面积,对两输出脉冲空间重叠性进行调节;通过改变两光栅的角度形成的失谐缩小输出脉冲的时间间隔,达到时间同步性.实验表明,可以在空间重叠性的基础上使两输出脉冲的时间间隔由1 000 ns调整到200 ns.

设计了一种功率可调式激光器驱动电源,包括驱动电路和温控电路,实现了对激光器的直接强度调制.采用慢启动、断电保护、过流保护等多种技术较好地提高了电源的工作性能.基于温控技术设计了一种实用的温控电路,保证激光器在较宽的温度范围内安全正常工作.通过理论分析,探讨了提高调制带宽的方法.该电源输出电流0～2 A,可以同时驱动多个并联大功率激光器,工作性能稳定可靠,具有广泛的应用价值.

用边缘探测技术测量水中的布里渊散射信号,可以得到很高的测量精度.当布里渊散射线宽随海水温度、盐度的变化而改变时,探测到的信号强度也会随之发生变化,从而影响数据定标.在考虑布里渊散射线宽随温度变化的基础上,重新对用边缘探测方法测量水中布里渊散射信号所得的数据进行定标.实验中用一个偏振棱镜改变被测信号相对于两个吸收池布儒斯特窗的偏振状态,发现偏振状态的改变会导致定标数据变化.

结合载流子速率方程以及时域有限差分(FDTD)法,通过将增益因子等效引入电导率,成功实现了有源微型环腔谐振器的数值仿真,并模拟了有源微环的传输特性.仿真结果表明,有源微环存在谐振波长漂移的现象.由于增益的作用,有源微环的谐振光场建立时间比无源微环要短,直通端口消光更快,表明有源微环比无源微环具有更高的开关速度.

用熔拉法、腐蚀法、管腐蚀法、熔拉-腐蚀法、激光消融法等制备了光纤探针,对其外形进行了分析比较.熔拉法制作的探针,锥形过渡区细长,并且获得的探针锥角不大(8°～35°).腐蚀法与管腐蚀法可以使探针的锥形过渡区短,损耗小,锥角大(15°～65°),但在制备更大的锥角光纤探针时,表面开始变得粗糙.拉伸-腐蚀的方法制作光纤探针存在一个变锥度区.激光消融腐蚀法容易获得大锥角的探针,并且表面光滑.

基于耦合模理论,采用传输矩阵法,模拟分析了均匀取样光栅的长度L、周期LA、折射率调制量δneff、啁啾系数f等参量对其反射谱的影响规律,研究了其在多信道色散补偿中的应用.研究和分析表明,取样光栅具有极好的波长选择性,在它的反射谱中通道多且通道间隔稳定,带通窄.在多信道色散补偿中,啁啾取样光栅各个信道的反射谱和时延曲线具有很好的一致性,色散量比较均匀,可以达到1 300 ps/nm,时延抖动小于50 ps.

介绍了一种新型的具有双参量测量功能的光纤布喇格光栅传感器.该传感器采用了特殊的结构,安装了两个不同中心波长的光纤布喇格光栅,可以实现两曲面之间狭小间隙的微小位移和温度的同时测量.实验表明,该传感器结构紧凑、体积小,具有良好的重复性和稳定性,位移测量误差不超过±10 μm,温度测量误差不超过±2℃.

推导了稳态运行的自抽运单共振光参变振荡器(Self-Pumped Singly Resonant Optical Parametric Oscillator,SPSRO)的功率特性表达式.分析了环形谐振腔的结构特性,外部抽运波、激光、信号波的高斯光束聚焦特性,二阶非线性作用过程中的相位失配,以及四能级激光增益介质的端面抽运特性.以掺钕的周期极化铌酸锂(Nd:PPLN)同时作为激光增益和二阶非线性介质,分析了自抽运单共振光参变振荡器的阈值和输出信号波的功率特性.结果可应用于分析一般激光器和单共振光参变振荡器的功率特性.

在目标识别中,使用光的偏振特性来区分场景中的目标,可以有效地减小图像杂乱背景所带来的影响.但由于直接由原图像获取的偏振图像灰度值偏小,图像较暗,因此需要对偏振图像做进一步处理.选用gamma校正对偏振图像进行了灰度处理,得到了比原图清晰的图像.当参数选取为0.3时,其信息熵、平均梯度值明显改善.

条纹激光扫描成像方法能够同时满足水下激光成像系统对增大视场和减小后向散射光影响的要求.对条纹激光扫描成像系统中的像面照度特性进行了理论和实验研究,推导出了目标反射光照度和后向散射光照度的计算式,分析了图像对比度与成像距离间的关系,并进行了极限成像距离的水下实验.实验结果表明该套成像系统的极限成像距离均为2个衰减长度.

图像融合通过综合各个图像的互补信息,合并成一个新图像来改善图像的视觉效果.利用拉普拉斯金字塔分解算法对图像进行多分辨率分析,对分解后的图像采用基于区域特征量测的方法进行融合.最后,通过实验证明该方法能够取得很好的融合效果,融合质量优于其他几种方法.

图像目标跟踪是根据图像序列探测和跟踪某个目标,在**目标的探测与跟踪、安全保护监控、城市与高速公路的交通监测等许多领域有着重要的应用.首先基于背景减图像分割,提出了一种有效的图像边缘检测方法,检测感兴趣的运动图像目标;其次提出了改进的最近邻域数据关联方法和K-粒子运动图像目标估计方法;最后以一个多行人的图像目标为例,对上述方法进行了仿真研究.仿真结果表明了上述方法的有效性和较高的跟踪精度.

在惯性约束聚变和超强超短激光等离子体相互作用中,科学级光学CCD作为诊断设备的重要记录器件,发挥着至关重要的作用.通过研究给出了可见光CCD读出噪声的标定原理和标定方案,并首次在国内取得了惯性约束聚变(ICF)实验中常用的可见光CCD读出噪声,为物理实验数据的修正和不确定度分析提供了依据.