自从2002年Kikuchi发现了利用稳态聚合物拓宽蓝相液晶温度范围和2008年三星展示了第一台蓝相LCD样机,整个世界对这个颠覆性技术的到来充满了期待。以克尔效应为基础的蓝相液晶技术拥有以下优点:微秒级响应时间,无需定向层,暗场时光学上是各向同性,视角大,透过率对液晶盒厚度不敏感,易于大屏制作等。对于场序性的RGB LED色彩,可以降低动态伪像,同时光学效率和分辨率可以提高3倍。然而,还有一些“瓶颈”问题需要在广泛应用之前克服,例如高操作电压、反应滞后、双折射残留和图像残留。本文将会介绍关于这些基本问题的最新进展,和一种新的具有低操作电压、高透过率、无滞后和双折射残留的蓝相LCD。蓝相液晶时代曙光将呈现在我们眼前。

设计了一种带有条形间隔的矩形腔结构波导滤波器,并且利用时域有限差分法(FDTD)对其滤波特性进行了分析。结果表明该滤波器可以看成是两个T形腔的背向耦合,其透射性质与单T形腔类似,改变腔的长度和宽度可以改变透射谱的中心波长,以实现不同波长的滤波功能。

提出了一种基于平面Y分支波导与法拉第旋镜的高灵敏度光纤电流传感器结构方案。利用两个法拉第旋镜与平面Y分支波导构成一个光纤反射腔,通过光在腔中的多次反射来增加待测电流导致的传感光纤中的法拉第相移,从而实现对微弱电流的测量。该结构方案中首次采用了平面Y分支光波导,从而可降低光路系统损耗,增加灵敏度,为微弱电流测量的工程化提供了一种可行的方法。

传像光纤束在通讯、医疗、**、光电探测等领域具有广泛的应用,光电系统与传像光纤束相结合可以简化系统设计,增加系统的灵活性。异型传像光纤束可以实现信号排列的传输变换,其中最常见的变换是图像重组,重组后的图像通过光电探测器将信号读出,送入后端信号处理系统获得目标信号。从空间应用红外光谱仪、高帧频火焰温度探测和光电成像探测三个系统中异型传像光纤束实际应用出发,对异型传像光纤束进行了简要的介绍。

光学薄膜损伤阈值是衡量光学薄膜抗激光损伤能力的重要参数,而要实现损伤阈值的测试必须先实现薄膜损伤的判识。利用光声频谱特性研究单层氧化硅薄膜在不同激光能量下的损伤情况,简要地分析了声频法判别薄膜损伤的可行性,建立了激光致薄膜产生的声波采集系统,比较和分析薄膜损伤前后的24~40 kHz高频段曲线,提取频率特征,并提出利用曲线相似函数进行薄膜损伤的识别。实验数据结果表明,该方法简单易行,可实现在线检测,又能准确判别薄膜损伤。

线宽压窄和频率锁定是提高激光器(特别是半导体激光器)性能的重要手段。在理论分析光反馈时的半导体激光器线宽压窄和频率锁定机理的基础上,建立了一套基于高品质V型光学谐振腔的半导体激光器线宽压窄实验系统,并利用该系统开展了初步实验研究。通过对比无有光反馈情况下的V型腔的透射光扫描线形,初步验证了V型腔用于半导体激光器线宽压窄和频率锁定的可行性,为后续研究奠定了基础。

利用菲涅尔公式分析了Zig-Zag板条中全反射退偏对谐振光束的影响和能量损耗。分析了当谐振光偏振方向与Zig-Zag板条的选偏方向存在偏差时,线偏光经过板条后的偏振态,并计算了各因素对Zig-Zag板条全反射退偏损耗的影响。根据板条全反面的镀膜特点设计合理的谐振光全反射次数可有效地降低Zig-Zag板条的全反射退偏损耗。

随着电子行业的迅速发展，对作为电子元器件基本构件的印制板的需求量及其加工精度的要求越来越高。紫外线曝光机是印制板制造工艺中的重要设备，光学曝光过程中对光照均匀性的要求很高。基于照明设计软件LightTools，设计了一种新的曝光机照明系统。通过大量的仿真模拟对系统进行优化。实验表明，优化后的照明系统设计使得光照度的均匀性在原来的基础上提高了8倍，在有效的视场范围内，光强分布均匀稳定，达到了PCB曝光机照明系统的要求。

根据Mie散射理论,基于一次实测资料拟合得出雾滴谱分布,计算了雾滴粒子群的散射相函数矩阵,揭示了不同波长的雾滴粒子群对入射激光的散射偏振特征。结果表明:激光散射强度随散射角的增加呈现先减小后增大的趋势,且波长越小散射光强分布越集中;波长越大,偏振度随散射角分布越平滑,反之分布震动则越剧烈;各波段偏振度随散射角增大的分布趋势大致相同,关键散射角随波长的减小向增大的方向偏移。

设计了一种高重频高压快脉冲驱动模块作用于激光调Q系统。该驱动模块采用零电压准谐振SMPS技术、大功率高速高压固体开关器件多管级联电路、大电流脉冲过驱动技术,获得了频率为1 kHz至100 kHz可调、高电平0~5 000 V可调、脉冲宽度0.5 μs、下降沿可达20 ns的负脉冲,可靠性强,体积小。

光电探测电路是光纤通信和光电检测系统中光信号转换成电信号的关键部分,但现有光电探测器大都不能同时测量脉冲光信号与直流光信号。为了获得低噪声并且能够同时测量脉冲光信号和直流光信号的光电探测器,设计一个不隔直光电探测电路,采用平衡放大方式消除直流工作点不稳定问题,提出了一种利用谐波分析法测量光电探测电路带宽的方法;同时对影响噪声的各种因素进行了研究,计算了探测电路的噪声电压和电流,提出了利用降低温度的方法提高信噪比。结果表明了该方法的有效性。

以CCD和透镜作为光学成像系统,并以高斯公式作为基本测量原理,提出了基于定焦评价函数的图像处理方法来寻找光学系统的最清晰像面位置,以实现光学系统的自动定焦。实验选用了绝对方差函数、梯度向量模函数、梯度向量平方函数三种评价函数进行了验证,经过逐次逼近,确定出最清晰的像面位置。实验数据显示,定焦精度可达0.01 mm。

图像的边缘信息是人眼观察和识别物体的重要特征,根据模糊图像相对于清晰图像其边缘特征发生较大变化的特点,提出了一种基于边缘锐度的无参考模糊图像质量评价方法。首先,通过文中所示方法寻找图像中的所有阶跃边缘;其次,根据一些原则选择合适的部分边缘;最终,计算这些合适边缘的锐利程度作为图像的模糊度评价依据。实验结果表明,该方法相比于全参考模型SSIM能够更好地评价高斯模糊、离焦模糊等模糊类型图像,与主观评价结构相关性强,更符合人眼视觉系统特性,并且易于实现。

为了研究索尼LCX029 CRT液晶显示器纯位相调制特性,设计了索尼LCX029 CRT液晶显示器的驱动电路,并搭建了测试光路对其纯位相调制特性进行了研究,同时对光路进行了理论分析。实验获得一组移动的干涉条纹,实验测试研究结果表明索尼LCX029CRT液晶显示器具有π/2的相位调制特性。

深入分析先进的焦平面技术和光谱成像技术的发展趋势,为探测器及光谱成像仪的研究提供参考。对光谱成像技术的现状和发展趋势、焦平面技术、先进焦平面技术对光谱成像系统技术的推动作用三个方面进行详细的分析总结,认为焦平面技术向着高性能、大规模面阵规格、高灵敏度、宽谱响应的方向发展;并推动光谱成像系统向着高分辨率、宽幅、多波段、更短重访周期和简化系统方向发展。成像光谱仪的发展趋势和需求指明焦平面技术的发展方向,同时焦平面技术的发展也会引领成像光谱仪系统进步和革新。

为了探索能够快速简便、特异敏感的黄曲霉毒素检测方法,应用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术获得了黄曲霉毒素B1和M1在0.3~2.1 THz范围内的吸收光谱,实验结果显示它们在测量波段范围表现出不同的吸收位置和吸收强度,表明THz波对它们结构的变化有灵敏响应。黄曲霉毒素在THz波段的指纹谱的测定显示出太赫兹时域光谱技术作为一种新的光谱研究手段具有用于黄曲霉毒素结构和功能研究的潜力,并为此技术应用于食品中黄曲霉毒素的检测奠定了基础。

采用晶格匹配的平面型InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料,设计了一种大光敏元、带有保护环的InGaAs线列探测器。通过I-V测试、扫描电容显微技术(SCM)测试,研究并确定了线列器件的盲元与保护环结构之间的关系。通过设计改进,解决了器件的盲元问题。24×1 InGaAs线列短波红外探测在室温20 ℃、-10 mV偏压下,暗电流密度约5 nA/cm2。将光敏芯片密封在集成了热电制冷器(TEC)的金属管壳内,组件工作温度5 ℃,探测器响应光谱在1.0 μm~1.67 μm范围,平均峰值电流响应率为1.3 A/W,平均峰值探测率为3.4×1012 cm·Hz1/2/W,响应的非均匀性为1.5%。探测器经历一定条件的可靠性筛选试验后,性能未发生明显变化,并进行了航空机载成像应用,成像图片清晰。

化学发光法是测量低浓度的大气氮氧化物含量的有效方法,可用于24 h连续自动分析的大气环境监测系统。然而该方法需要高温转换室、高压臭氧发生模块、高温反应室等模块,使得仪器内的环境分布极为复杂,仪器在长时间运行后容易出现灵敏度下降、信噪比降低等现象。针对上述现象,设计了用于仪器的光信号探测模块的温度控制系统。该温控系统基于PID控制原理,通过AVR单片机ATMEGA16对半导体制冷片(Thermo-Electric Cooling,TEC)的闭环控制来实现温度的精密控制。实验结果表明,该系统可以使光信号探测模块的温度控制在5 ℃±0.1 ℃,光电倍增管的暗噪声从25 ℃时的363个/s下降到5 ℃时的8个/s光子数,噪声波动标准差也从22降到3,能够很好地满足系统对信号探测稳定性的要求。

传统的雷达光电轴一致性标校方法,是以望远镜的光轴为基准进行的,该方法主要存在判读困难,适应性较差等缺点。鉴于这些不足,结合用户需求,设计实现了基于FPGA的视频瞄准分划线系统,结果表明以此为核心的雷达电视标校系统,不仅可以对雷达光电轴一致性进行标定,还能通过电视监控雷达周围的环境状况。

指纹识别技术是通过计算机来实现身份识别的一种手段,在生物识别技术中占有非常重要的地位。为了提高指纹识别系统的准确度和实时性,搭建了以光学器件傅里叶透镜和空间光调制为主的联合变换相关识别全息光学系统,记录相关图像的频谱,通过比较指纹图像的像素强度,从而实现实时指纹识别的目的。

利用图像分层处理的细节增强基本框架,提出了一种基于引导滤波器的高动态范围红外图像显示与细节增强算法。该算法能有效将高动态范围红外图像映射到适合监视器显示的动态范围,且能有效调整图像对比度,增强图像细节,抑制背景噪声。相比较于其他同类算法,该算法计算量少,易于工程实现,且不会产生梯度翻转效应。并研究设计了基于TMS320C6678 DSP芯片的细节增强图像处理系统,实现了图像视频流的传输、处理等系列功能。实验结果表明了本算法的优势。