天文用大口径定制或自制快门需要用户自己制作驱动器并进行综合测试以确定其参数。介绍了一种快门驱动器电路设计、仿真分析、制作过程以及测试的基本情况；提出了一种大口径快门时间测试和参数归算的方法, 进行了实际测试, 并以列表的形式给出了具体的归算结果。分析表明, 该快门驱动器能够满足长曝光天文观测对大口径快门控制的基本要求。指出了存在的问题, 并提出了改进的建议。

提高LED芯片的出光效率是解决LED光源大功率化和可靠性的根本。根据LED芯片所用衬底材料的不同, 总结了近年来提高GaN基LED出光效率的研究进展, 介绍了新的设计思路、工艺结构与制备方法。并从材料结构和衬底选取方面, 对LED芯片未来的发展趋势进行了展望。

采用旋转甩涂法在钾离子(K+)交换玻璃光波导表面制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-环糊精复合薄膜, 研制了PVP-环糊精薄膜/ K+交换玻璃光波导传感元件, 并对挥发性有机气体进行了检测。该气敏元件对苯乙烯和二甲苯具有较好的响应, 并能够检测到体积比为1×10-6的苯乙烯和1×10-5的二甲苯。还具有响应及恢复速度快、容易制备等特点。

采用红外光谱和X射线光电子能谱方法研究了锂铝硅酸盐玻璃结构与紫外透过性能的关系。结果表明: 紫外透过性能是桥氧键与非桥氧键共同作用决定的。在锂铝硅酸盐玻璃中随着Li2O含量的增加, 产生断网结构, 非桥氧数量上升, 导致紫外透过性能降低。而Al2O3中的Al3+进入玻璃网络形成了Si-O-Al反对称桥氧, 减缓透过率的下降趋势。

针对LED照明系统中单颗LED及其透镜组合设计的发光量小, 照射范围有限, 不能满足实际照明需求的问题, 提出了一种阵列式连体透镜的LED二次光学设计。根据阵列式LED的特性建立多颗了LED光学模型, 并运用光学仿真软件TracePro对该二次光学设计进行模拟与仿真。结果表明, 阵列式连体透镜在改善光照均匀性方面具有较好的效果, 可有效地改善照明系统的光效和光照均匀性。

快速发现并定位管道泄漏对管道运输的安全至关重要, 开发永久的、分布式、实时在线的管道检测传感系统是管道安全检测的重要目标。光纤传感技术具有体积小、灵敏度高、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、不产生电火花等优点, 在管道检测中具有巨大的应用潜力。对应用于管道泄漏检测的各种光纤传感技术的原理和国内外发展现状进行了介绍, 包括光纤布拉格光栅传感技术、光纤散射传感技术、Sagnac光纤干涉传感技术、Mach-Zehnder光纤干涉传感技术、偏振光光纤传感技术、光纤消逝场传感技术等。阐述了各传感技术在管道泄漏检测中的具体应用, 通过对各传感技术的优缺点进行比较, 总结了各传感技术的特点和进一步研究发展的方向, 指出光纤传感技术在管道测漏传感方面具有巨大的优势和广泛的应用前景。

针对目前水质色度测量方法的局限性, 采用分光光度法测量相关色度学参数, 通过色度学参数与国家标准方法的色度值建立数值关系, 从而测定水体的色度值。该方法不仅保证测量结果与现行国家标准测量结果一致, 而且客观性强, 稳定可靠, 灵敏度更高, 也更准确。克服了目视比色法需要水体与标准溶液色调一致的局限性, 可以推广到其他色调的废水色度测量, 系统经定标后就不需要标准溶液, 降低了测试成本, 也有利于应用于在线监测的色度测量仪器上。

针对目前微小深度尺寸现场测量难的问题, 设计开发了一种基于光切原理的现场视觉检测系统, 应用自主开发的基于Directshow和VC++的图像采集和处理软件, 能快速、准确地检测被测工件表面的微小深度尺寸。实验结果表明,该测量系统景深达700μm, 可测量20～990μm的深度尺寸, 系统整体的测量不确定度优于3%；在200～500μm范围内, 系统测量误差小于1.5μm, 测量不确定度优于1%。通过模拟易开盖生产现场的振动环境(振动频率为6.7Hz, 位移振幅360μm), 对该测量系统振动适应性做了分析, 实验验证了本系统能够用于类似易开盖生产现场的加工环境中。

为了更好地设计某型内转子光电雷达稳定平台, 运用Pro-E软件对其进行了三维实体建模, 合理简化后, 进入Ansys软件建立有限元模型。应用有限元理论和Ansys软件对该平台进行了模态分析, 得到稳定平台前八阶模态的固有频率和振型。其中对比了不同网格、不同材料产生的不同模态, 对同类分析提供了参考, 也为此稳定平台的设计优化提供了依据, 提出了改善该平台结构动态性能的措施。

根据全息聚合物分散液晶(H-PDLC)的电光特性, 即在电场的作用下对通过H-PDLC的光束呈现“开”和“关”两种状态。设计了方波及正旋波调制的单通道及双通道H-PDLC斩光器。实验表明, H-PDLC斩光器频率稳定, 响应速度快(最快可达微秒级), 体积小易于集成, 无噪音, 同时通过计算机可灵活控制电场的频率, 占空比, 波形, 达到智能调制光的目的。

利用固体线膨胀时的长度改变引起入射到法布里-波罗干涉仪的激光光束角度发生变化的特点, 设计了一种测量固体线膨胀系数的装置, 并使用CCD精确测量干涉光斑发生的位移, 测量了固体棒的线膨胀系数。实验结果表明该方法具有较高的可靠性和精确性, 同时介绍了一种可以用于精确测量两平行平面间距的方法。

受陆源物质的输入、海底地形、季节性海流等多因素影响, 中国近海水体的光学特性复杂, 且部分要素有着明显的区域性和季节性的变化特点。利用“我国近海海洋综合调查与评价专项”中的光学调查资料, 给出了以表观光学特性为主的中国近海水体分类的结果, 分析了中国近海典型海区表观光学特性的主要要素的季节性和区域性的变化特点及其成因。

真空紫外成像光谱仪是空间科学研究中重要的数据获取工具, 通过对不同天体目标真空紫外辐射的观测, 可以反演出天体中主要物质的含量和变化规律, 从而为空间天气、宇宙起源等许多前沿科学提供研究资料。分析了真空紫外成像光谱仪在空间科学研究中的优势, 介绍了国外发展概况, 列举了日地空间环境观测、地外行星体观测和宇宙空间观测三个应用领域中有代表性的载荷参数, 总结了真空紫外成像光谱仪的关键技术, 并展望了其未来发展方向, 为国内相关工作的开展提供研究依据。

受振动的影响, 在积分时间内, 光学系统成像是一个动态过程。对于动态成像, 常采用动态调制传递函数(MTF)作为评价振动对像质影响的工具。针对动态MTF, 提出一种适用于任意运动形式的数值计算方法, 该方法还可以扩展到计算二维运动时的动态MTF。该方法可用于预估和评价动态成像系统的成像质量, 计算的结果还可用于运动模糊图像的仿真与恢复。鉴于在低频振动情况下, 光学成像系统具有随机的动态MTF, 给出平均MTF的数值计算公式, 据此分析了不同情况下的成像质量。以奈奎斯特频率处动态MTF不小于0.95为约束条件, 给出了可允许的振幅容限, 为视轴稳定机构的参数确定提供了依据。

考虑晶体热衍射损耗以及在倍频过程中的非线性腔内损耗的影响, 给出了LD泵浦Cr∶YAG被动调Q556nm激光的耦合速率方程, 数值求解了该方程组获得输出激光的重复频率, 平均输出功率, 峰值功率随泵浦功率的变化特性, 理论值与实验结果符合较好。

针对目标边界与背景融合效果客观评价的问题, 基于聚合度的概念, 结合伪装效果评价要求, 利用边界图像的灰度信息及其空间分布信息, 通过统计伪装样本数据, 确定聚合度的滤波阈值, 提出了一种基于归一化灰度聚合直方图评价边界融合效果的新方法。实验结果表明, 该方法不仅能够有效地表征目标边界与背景的融合效果, 其评价结果与人眼判读结果吻合, 而且对于人眼难于区分的边界图, 还能够给出融合效果的差异。

相干和偏振是统计光学体系中紧密联系的两个方面, 对激光的传输性质有重要的影响。介绍了相干偏振的基本理论, 尤其是以交叉谱密度矩阵为基础的相干和偏振的统一理论。分析介绍了当前该领域的研究热点: 偏振特性的传输变化、部分相干光散射理论、谱交叉偏振度(SDCP)和三维随机电磁光束。对相干偏振理论的相关问题进行了总结和展望。

提出了一种新的适用于移变降质图像复原的算法——能量约束自适应迭代复原。算法采用能量约束复原的空域迭代形式, 使其能够用于处理光学像差引起的移变降质复原问题；以局部能量约束取代总体能量约束, 使算法具有空间自适应特性；并采用双通道处理方法, 消除能量约束带来的图像亮度衰减, 同时抑制图像边界截断引起的振荡波纹。场曲复原仿真实验结果表明, 算法对移变降质图像有良好的复原效果。

讨论了采用小信号分析法研究脉冲波在色散、非线性光纤中的传输时, 放大的自发辐射(ASE)噪声作为功率调制项加入脉冲波的传输方程后所产生的效应。ASE噪声不仅被互相位调制不稳定增益所放大, 还受二阶色散成分的影响。其传输函数为cos12β2dzω2, 这一函数不能通过色散补偿来消除, 会削弱ASE噪声的影响。鉴于此, ASE噪声可以通过合适的选择放大器间的距离和信号波长来消除, 从而放大器间的距离也可以相应地增加约20km。

大数值孔径多组分玻璃柔性光纤在医用光纤内窥镜中具有广阔的应用前景。采用La2O3-Nb2O5-SiO2-B2O3-RO玻璃系统作纤芯, 用自制相匹配的低折射率玻璃材料作包层拉制的柔性光纤的数值孔径为0.8725, 光的接受角为122°, 扩大了医用光纤内窥镜的观察范围, 满足了医疗仪器观察诊断的特殊需要。给出了La2O3-Nb2O5-SiO2-B2O3-RO玻璃系统的基本组成范围, 讨论了制作大数值孔径光纤对材料性能的要求, 分析了影响光纤性能的一些因素, 并给出了最新的研究结果。

谐振式微光学陀螺(RMOG)是一种基于光学Sagnac效应的新型角速度传感器。提出了基于模拟波形连续线性相位调制技术的偏置频率调制。与传统的双频率锯齿波调制以及数字调制方法相比, 偏置频率调制消除了由于锯齿波回扫或数字波形中的台阶效应引入的脉冲噪声。从理论上推导了连续线性相位调制波形参数与陀螺的动态范围和灵敏度的关系, 得出波形参数的选取原则。实验采用自由谱宽、谐振清晰度分别为1.6GHz和60的集成光学谐振腔陀螺构建RMOG系统, 得到1h陀螺零偏稳定性1.06×10-3rad/s、±500°/s动态范围内陀螺输出非线性度小于1%。

在超短脉冲的展宽压缩系统的实验过程中, 需要入射到展宽器中的光束倾斜一定角度。研究了在三维下光束倾斜入射到展宽压缩系统的情况, 通过光束追迹法建立了展宽压缩系统的三维数学模型, 给出了光束的水平倾斜角对展宽压缩系统的光程、群延时(GD)、群延时色散(GDD)等的影响, 给出了展宽压缩系统的不同参数的相互补偿关系。通过计算, 在引入水平倾斜角后, 入射光和出射光仍然基本平行, 而水平偏转角使长波部分的光程变动比短波部分的光程变动更大, 水平偏转角每变动0.1°, 需要相应的调整光栅位置0.2mm左右来补偿。

天空亮度分布在大气光学领域有着重要的应用。随着天空亮度测量仪器的迅速发展, 对测量的精度和工作稳定性的要求也越来越高。为了提高测量仪器的动态测量范围, 需要实现对探测器输出的弱信号的高精度测量。讨论了用高精度运算放大器对弱信号进行放大滤波处理, 并采用一种低噪声高精度Δ-Σ型模数转换器(ADC)来解决探测器中弱信号高精度测量的设计难题, 为天空背景亮度测量仪器的研制, 特别是为在设计中常面临的弱信号的高精度检测提供了一种解决问题的有效途径。