I-V曲线是最基本也是最重要的表征太阳能电池性能的方法。而在有机小分子器件中,各个界面的物理过程发挥至关重要的作用。因此,着重研究界面物理过程对于I-V曲线的影响。在实验中证实了S形I-V曲线来自于ITO/有机界面的衰减,并且提出了一个改良的器件等效电路模型。进一步地,在ITO/有机界面处插入MoOx层会显著地抑制界面势垒的产生,避免了S形I-V曲线的出现,从而极大地延长了器件的寿命。还发现给体材料 CuPc与受体材料C60中激子产生的光电流对负向偏压的响应完全不同,通过实验提出了在C60 层中三态激子-电子相互作用是导致这个现象的主要物理机制。

简要阐述水下无线光通信国内外研究现状,指出蓝绿激光通信具有隐蔽性高、速率快、体积小等优势。分析了水下信道无线光的传输特性,对海水中激光衰减的来源进行了描述。根据系统框架,提出水下无线光通信的关键技术研究以及解决方案,分别对高效自适应蓝绿光光源、通信链路方式以及超窄带原子滤波技术进行了研究。对日后水下无线光通信的研究提供了思路。

在量子成像中,光源散斑强度的独立性与随机性影响了图像重建的质量,现用的赝热光源是由高斯分布的激光束调制而成。针对反射式量子成像技术中赝热光源的传输特性,结合水体散射理论,研究了重建图像的均方误差与光源光斑强度分布和光斑尺寸的关系,以及对常用的图像重建算法成像质量的影响,针对光强分布不均提出加权平均归一化算法。仿真结果显示,光斑强度分布越均匀成像质量越高,加权平均归一化算法能减小光强分布不均对成像质量的影响。所得结果有助于数字微镜空间光调制器的赝热光源反射式水下量子成像系统中对光源的优化和成像质量的提升。

叶片识别是植物分类领域中最为重要的技术环节。以往的识别研究以单一的分类器进行分类识别,在识别过程中存在局限性,降低了植物分类的正确率。提出了一种基于D-S证据理论的多分类器融合识别方法。该方法利用多个分类器的识别结果构造D-S分配函数,通过D-S融合输出最终结果,能够在一定程度提高植物叶片的识别正确率。实验结果表明,该方法相对于单分类器可以取得更好的识别效果。

机载光电侦察吊舱为各类侦察应用提供了数据保障,应用需求也从传统的可见光/红外目标跟踪、有源定位、地理跟踪、火炮校射发展到无源定位,并进一步拓展到辅助着舰/着陆、广域探测、多目标记忆跟踪、机器学习与目标智能识别、视觉辅助导航等多项应用领域,机载光电侦察吊舱已经成为了一种高度集成的目标深度侦察工具。对上述应用领域的相关技术现状和发展进行了归纳和总结,指出并分析了当前机载光电侦察吊舱综合信息处理技术领域存在的主要突出问题,包括海量数据与计算资源有限的矛盾、多传感器综合应用深度尚浅、综合信息的误差分析及仿真评估不充分,而未来综合信息处理技术应朝着智能化、标准化和工程化等方向发展,才能有效提高情报搜集和处理效率,进而充分挖掘出机载光电侦察吊舱的应用潜力。

基于交叉非对称式切尔尼-特纳系统设计了一种宽光谱高分辨率微型分光系统,采用Zemax光学设计软件进行了光路设计、优化及像质分析后,得到了尺寸为70 mm×42 mm×15 mm、波长范围为200~750 nm、分辨率为1.5 nm的分光系统,并搭建了实验光路对设计结果进行了性能验证,结果表明该系统满足了设计指标要求,具有小型化、高分辨率、结构简单、成本低等特点,可应用于水质在线自动分析仪器中进行多种水质参数的监测。

基于数字散斑干涉(Digital Speckle Pattern Interferometry, DSPI)成像原理,提出了一种利用空间相位移技术的材料三维变形检测系统。并以薄铝板为测试材料,在固定点机械受力条件下进行了热膨胀变形测试实验。通过对检测系统进行坐标标定和不同传感器图像间的相关运算,获取三个不同视觉方向图像之间各像素的匹配关系,然后对匹配好的图像进行滤波和解包裹处理,从而可解析出物体在形变过程中X、Y、Z 三个方向的位移。结果表明所提出的方法可为非结构化环境下材料表面三维应变高精度检测提供了一种有效的方法。

针对液晶可调滤光器所处的空间热环境设计了热真空及高低温循环试验方案,旨在通过试验验证液晶可调滤光器在空间热环境下的器件光学性能。热环境试验的结果表明,液晶可调滤光器的光谱曲线较试验前仅漂移不超时0.1倍带宽，透过率降低不超过2%。为确保器件在空间温度环境下的性能更加可靠,又设计了液晶可调滤光器的热控改进方案,将工作温度控制在35±0.5 ℃。仿真结果表明LCTF器件经过合理的温控设计完全可以适应空间热环境。

为获取远程、高速目标的距离信息,研制了一种基于合作目标的高重频人眼安全激光测距仪,该测距仪采用重频达80 Hz的1 550 nm激光器作为激光光源。经外场试验验证,在能见度10 km的情况下,对合作目标(角反射器),人眼安全激光测距仪的作用距离为20 km,同时,测距仪重频达30 Hz,测距精度2 m(RMS)。该测距仪满足了系统的技术要求。

基于新型的多维成像技术,研制了一种基于液晶可调滤光器(Liquid Crystal Tunal Filter, LCTF)的多光谱图像色彩复制装置,实现了对图像色彩信号的复制,将多光谱成像技术应用于色彩复制领域。描述了系统的工作原理、装置的详细设计与实现过程等,通过该装置对计量院校准过的标准色卡复制成像,获取了31个通道多光谱图像,色差ΔELab =2.7,合成后的彩色图像质量良好,色差小、复制精度高，可用于多个领域图像色彩的精确复制和可视化逼真再现。

为了掌握光子晶体空气孔中液体质量分数对禁带宽度的影响,利用平面波展开法研究了由椭圆形空气孔介质周期性排列的长方晶格光子晶体在不同偏振模式下的禁带宽度。数值模拟显示:溶液的质量分数变化与光子晶体带隙宽度或输出功率变化接近线性关系,而线性相关程度受填充空气孔内液体质量分数的影响。进行了多组参数比对与优化,最终获得了线性度最高的禁带宽度和输出功率与溶液质量分数的对应关系。基于这个对应关系,提出了基于光子晶体带隙宽度测量的溶液质量分数检测方法。该方法可被应用于各蛋白质聚集探测、快速检测气体或液体质量分数、DNA检测等领域。

研究了一种以蓝宝石为基底的可见光/激光/中红外“三光合一”窗口保护型硬质增透膜。首先开展了蓝宝石基底无吸收型硬质氧化物膜层的制备及其工艺最优化的研究,同时基于离子源工艺参数与反应气体流量的控制实现一种中波无吸收的低折射率Si1-xOx膜层,从而实现了全氧化物膜系在中红外波段上的应用。以此为基础,对蓝宝石基底可见光/激光/中红外三波段窗口膜系进行了优化设计与沉积仿真研究。经过大量镀制实验与工艺改进,最终制备出光学与机械性能良好的“三光合一”窗口薄膜,可见光至中红外波段上的平均透过率达到95%以上。镀膜样品一次性通过高低温试验、恒定湿热试验以及重度磨擦试验等。试验结果表明,膜层致密性和表面机械性能良好,具备一定强度的防潮防腐能力和抗激光损伤阈值水平,可适应海洋环境光电窗口的应用需求。

宽波段红外成像技术可以获取丰富的波段信息,在目标识别和频谱分析中具有独特的优势。设计了一种1.3～5 μm宽波段短中波红外光学系统,该光学系统采用二次成像设计,包括7块透镜和2片反射镜,其中使用了2片硅非球面和1片硒化锌基底衍射面用以校正像差和色差。利用光学设计软件给出了系统的光学参数和二维外形结构图,并且对其像质和冷反射进行了系统分析。该系统可以实现在工作波段1.3～5 μm宽波段中成像,其F数为2,满足100%冷光阑效率。该系统结构紧凑,像质较好,能够实现宽波段成像要求。

星敏感器是一种高精度姿态测量设备,被广泛应用于航天、航空、舰船等领域,其性能主要取决于内参数的标定精度。选用何种标定方法完成内参数的标定以及如何提高内参数的标定精度是星敏感器实现高精度姿态测量的关键。针对现有的依赖姿态解算的标定方法与不依赖姿态解算的标定方法进行了相应研究，通过采用网格状星图分析了两类标定方法的噪声特性,同时对比研究了两类标定方法在不同星点数目、不同星点分布下的标定情况。仿真结果表明：星点数目越多内参数的标定精度越高,星点分布越均匀内参数的标定精度越高,且在同等情况下依赖姿态解算的标定方法的精度要优于不依赖姿态解算的标定方法。

基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性，从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析，提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源，并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导，得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论。对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真实验，在考虑系统误差的条件下，0.01°/h精度的光纤陀螺寻北误差最大可达0.045°,实验结果证明了理论分析的正确性。

激光陀螺的机抖特性有效克服了陀螺的闭锁效应，是其高精度输出的重要保障。陀螺在不同惯性装置下的抖频会发生变化，这极大地影响了其输出精度，严重制约了激光陀螺在各类惯性装备下的服役能力。从激光陀螺抖动偏频系统入手，对陀螺及其支承结构进行了结构动力学建模及分析，从理论与原理实验两方面论证了支承结构惯量对陀螺抖频特性,乃至陀螺输出精度的影响，分析结果表明，减小支承结构惯量能提高陀螺抖频，进而提高其精度。为激光陀螺在惯导装备中更好的应用起到了指导作用。

高精度水下三维成像可以获取更多的目标信息,有利于提高水下目标的识别率,一直是水下光电成像的重要研究方向之一。距离选通成像技术可以获取目标的距离信息,但由于选通深度的限制,难以直接从多幅选通图像重构出高精度的三维图像。在基本距离选通成像技术基础上,以较小的选通延迟时间间隔获取多幅距离选通切片图像,对这些图像的像素灰度值进行统计分析和曲线拟合,可以获取每个像素的距离值,从而重构出高精度的目标三维图像。理论分析表明,该方法的距离解算精度可能达到厘米级。