以近红外激光(808 nm)作为人眼波前像差探测的信号光和视网膜成像的照明光, 液晶空间光调制器(LCOS)作为波前校正器, 用哈特曼波前探测器探测人眼像差, 构建了人眼像差自适应校正的视网膜成像系统。利用模拟眼分析了激光散斑对相机成像的影响和对哈特曼波前探测器进行像差探测的影响, 同时验证了利用旋转散射体的方法消除激光散斑的可行性和有效性; 用活体人眼进行了激光消散斑前后照明视网膜进行成像的对比实验, 并进一步利用自适应光学技术实现了对人眼像差的动态校正和视网膜细胞的连续成像。校正后, 系统波前像差的均方根值小于0 1 λ。实验表明激光消散斑后可以同时作为人眼像差探测的信号光和视网膜成像的照明光, 从而可以进行连续自适应校正和成像。

提出一种利用衍射轴棱锥产生三维光格的方法。由广义的惠更斯-菲涅耳衍射积分理论出发, 分析准直单色平面光波大角度斜入射轴棱锥形成的光学点阵的特性。数值模拟光束在不同入射角入射轴棱锥情况下, 随轴向距离变化的纵向光强分布以及同一轴向距离处的横向光强分布光斑图。结果指出, 随着入射轴棱锥角度的增大, 在最大无衍射距离内会形成有规则的光学点阵, 这种光学点阵与三维光子晶体的结构相近,实验结果与数值模拟相吻合。

利用严格耦合波理论分析了埋入式光栅在45°入射时, 垂直和平行于光栅栅线的两个不同观察平面的零级共振反射衍射特性。在垂直于光栅栅线的平面内, TE、TM偏振下零级反射共振波长分别为432 nm和420 nm, 在平行于光栅栅线的平面内, TE、TM偏振下零级反射共振主峰波长分别为623 nm和620 nm, 在两个平面内, 零级共振衍射光的共振波长差别较大, 观察到的衍射光颜色差别明显, 定义为双通道特性并用实验进行证明, 制作了相应的光变色器件。

数值模拟分析了在周期域反转结构的铌酸锂光波导中的脉冲抽运波长转换过程, 通过对转换过程中光脉冲波形的演化分析, 讨论了抽运光和信号光同向和逆向两种注入方式对转换光脉冲波形的影响。研究结果表明在同向注入方式下由于倍频与差频效应是同时进行的, 群速度失配导致的走离效应使倍频光脉冲在波导内不断展宽, 遗传给差频转换时, 使转换光脉冲发生了波形畸变; 为防止转换脉冲发生畸变, 提出了采用单片光波导用抽运光和信号光逆向注入的方式, 将倍频与差频效应分开来, 二次非线性效应不再同时进行, 从而改善了转换光脉冲的波形畸变, 同时提高了转换效率。

聚合物脊形光波导是聚合物集成光电子器件的重要构成单元。利用有效折射率法计算聚合物脊形光波导的横向折射率分布及有效折射率, 将各区域中的光场分布近似用分段函数表达。基于导模满足的标量波动方程, 利用变分法确定变分参量, 以求得准确的横向光场分布。对聚合物脊形多模光波导基模和高阶模的色散特性与横向场分布进行分析, 研究了波导结构参数对色散特性的影响, 计算出TM基模和高阶模的光场分布, 得出了聚合物脊形光波导的单模传输条件。研究表明, 该方法计算量小、精度高, 对聚合物光电子器件中脊形光波导的理论分析与设计优化提供了简单高效的方法。

在利用光纤脉冲堆积器进行脉冲时间整形时, 存在如何确定光纤脉冲堆积器各路的延时、衰减等参数以产生所需脉冲波形的问题。为此分非相干脉冲堆积和部分相干脉冲堆积两种情况, 定量分析了堆积脉冲的特性。在此基础上, 提出了一种逆算方法, 使得在任意给定时间波形情况下, 均可以通过该逆算方法, 简单而准确地计算出光纤脉冲堆积器参数。研究结果表明, 非相干堆积而成的脉冲波形较为平滑, 而部分相干堆积而成的脉冲波形则存在一定的调制; 按逆算结果堆积而成的脉冲波形与给定波形符合很好。

以脐橙为研究对象,初步探讨了应用高光谱图像技术检测水果表面农药残留的方法。用蒸馏水把农药分别配置成1:20,1:100和1:1000倍的溶液。然后把同种不同浓度的溶液滴到10个洗净的脐橙表面,溶液量约为120 μL,200 μL和400 μL,脐橙表面形成一个3×3的矩阵形状。将水果放置到通风阴凉处放168 h后,拍摄图像。采集脐橙在625～725 nm范围的高光谱图像,应用主成分分析方法(PCA)获得特征波长的图像,应用第三主成分图像(PC-3)并经过适当的图像处理方法对脐橙表面的农药残留进行检测。检测结果表明,高光谱技术对检测较高浓度农药残留非常明显。

根据大孔径静态干涉多光谱图像的成像特点, 提出一种基于方向角预测的三维小波变换。这种三维小波变换的新颖之处在于它将方向预测结合到三维提升小波中。这样每次提升小波中的预测可在相关性最强的方向上进行而不需总是局限在变换的方向上。实验证明, 对于干涉多光谱图像这种方向性很强的立体图像序列, 基于方向角预测的三维小波变换比原始三维提升小波变换有明显改进, 在相同的量化编码下, 基于方向角预测的三维小波变换比原始三维提升小波变换提高1 dB左右。经该种方法压缩的图像的光谱特性也得到明显改善。

为了实现中药主要活性成分的在体检测, 运用光谱成像技术检测中药活性成分。使用自行开发的液晶光谱成像装置对中药黄柏的主要活性成分盐酸小檗碱进行了在体检测, 选取紫外光源波长254 nm, 获取了检品480～700 nm之间的连续荧光光谱图像。在分析检品光谱剖面图的基础上, 以中国药品生物制品检定所提供的盐酸小檗碱标准品的光谱剖面图为依据, 设计了高通滤波器得到了检品的特征光谱数据。对八种不同来源的市售黄柏饮片特征光谱, 以及黄柏与其同科植物黄皮特征光谱的比较显示, 使用本方法对中药进行定性、定量的检测, 样品无需特殊处理, 可在原生态的情况下进行; 检测过程无损、实时; 检测结果指纹特征明显。

在两步相移数字全息术中, 相移误差直接影响着零级像和共轭像的消除。为了消除相移误差, 获得实际相移值, 提出了一种基于相位统计特性的两步相移迭代算法。首先利用全息图的相位统计特性计算出初始相移值, 然后用数字全息图再现像抽样点强度偏差之和作为评价标准, 通过迭代计算寻找参考光的真正相移值。该算法能对任意未知相移量进行提取, 从而有效地消除零级像和共轭像, 提高了再现像质量。理论分析和光学实验结果证明了该方法的可行性和有效性。

为提高声速不均匀介质的光声成像精度, 提出一种基于反卷积的光声成像重建算法。本算法不需预先知道介质的声速分布。先通过探测到的光声信号构造出一个新函数, 并用不同位置探测到的光声信号间的相关性来估计空间两点间的声波传播时间, 以补偿声速的不均匀性。然后基于反卷积方法由该函数解出待测组织内的电磁波吸收分布。仿真研究结果表明, 当介质声速差异在10%以内时, 重建图像能正确反映待测目标的大小、位置和电磁波吸收系数, 算法具有良好的抗噪性能。由于生物软组织内的声速差异一般小于10%, 因此本算法是一种有效的光声成像重建算法。

提出了一种应用傅里叶近红外漫反射光谱分析技术快速检测茶叶中主要儿茶素含量的新方法。首先获取茶叶在10000～4000 cm-1范围的近红外漫反射光谱, 然后以高效液相色谱分析值作参考值, 采用偏最小二乘法建立茶叶中表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、表儿茶素没食子酸酯(ECG)和表没食子儿茶素(EGC)含量的定量分析模型, 通过交互验证方法来优化模型的主成分数和所采用的光谱预处理方法。EGCG、ECG和EGC三个模型预测值和参考值间的相关系数分别为0.9800、0.9763和0.9853, 预测均方根误差分别为0.3509、0.1147和0.1365。研究结果表明, 近红外光谱技术可成功地检测茶叶中EGCG、ECG和EGC的含量。

近年来, 多维阶高测量问题倍受关注, 两波长或波长扫描方式的塔尔博特效应被应用于多维阶高测量。研究表明, 基于塔尔博特(Talbot)效应的阶高测量方法具有仪器结构紧凑、无需机械扫描、稳定性高和测量范围大等优点。因没有光栅或检测器件的任何机械移动, 可避免由此导致的相位问题及测量误差。取代相位信息, 该方法采用衍射条纹的最大衬比度来判定塔尔博特像, 测试中均采用占空比为12的龙基(Ronchi)光栅作为周期结构衍射物, 利用不同波长塔尔博特像的像距来确定物体阶高。因为测量的是条纹衬比度而非绝对强度, 所以阶高测量精度依赖于条纹衬比度, 最大衬比度的获取与判定是非常重要的。在分析对比的基础上指出, 采用非龙基型光栅, 如正弦振幅光栅或相位光栅, 能使成像条纹分布更合理, 有效地提高成像条纹的衬比度。研究还表明, 所采用周期结构衍射物的空间周期越小, 分辨率就越高, 从而给出了分辨率同衍射物空间周期的定量关系。

为满足复杂靶标背景下激光光斑形心的高精度定位要求, 提出了一种基于几何特征约束残差修剪的定位方法。首先通过分析成像特点提取激光光斑; 然后在几何特征约束下对残差边缘进行二次修剪, 优化边缘; 最后利用最小二乘拟合法得到激光光斑形心的精确定位, 并将其应用于火炮的重要静态参数——弯曲度测量。实验结果表明, 该方法具有较强的稳定性, 定位精度高且实时性好, 与传统的定位方法相比, 复杂靶标上激光光斑的水平和竖直定位偏差均由±1.2 pixel提高到±0.2 pixel, 单次定位时间小于0.31 s, 可实现复杂靶标背景下激光光斑形心的快速精确定位。

分析了一种有源型光纤水听器的水声传感原理, 在一段掺铒光纤中写入具有π相移的光纤光栅构成光纤激光器, 水声压力作用在激光器上引起激光波长的移位, 采用干涉法检测出波长移位引起的相位变化即得到声压的信息。水声探测实验表明, 有源型光纤水听器的声压灵敏度为-166.5 dB(参考值1 rad/μPa)。将不同工作波长的四元光纤水听器串接于一根光纤内组成水听器阵列, 使用带通波分复用器将阵列发出的激光分离至各独立通道后检测出相应的声压信号, 测得水听器之间的级串扰小于-60 dB, 且单元水听器水声响应的动态范围不受影响。

针孔或光纤直径的大小是影响点衍射干涉仪检测精度的重要因素, 在实际检测中须根据检测任务的精度要求来选择小孔的尺寸。基于标量衍射理论, 仿真计算了小孔尺寸引起的衍射波面相对标准球面偏离的误差。结果表明, 当小孔直径为2.5 μm, 数值孔径(NA)为0.3时, 与小孔有关的光学系统误差峰值(PV)约为0.07 nm。仿真方法和计算结果为针对各种高精度面形检测任务而设计点衍射干涉仪和分析其精度提供了理论和数据参考。

介绍了一种新型的基于参变下转换效应的光辐射绝对定标方法, 利用固体钛宝石激光器倍频后产生的351 nm的激光光源抽运非线性BBO晶体, 制备了一对简并的参变下转换光子对(波长为702 nm), 并利用晶体的角度调谐特性, 制备了另一对非简并的参变下转换光子对(波长为633 nm和789 nm)。定标了光电倍增管的量子效率, 介绍了实验原理和定标装置, 系统分析了测量过程中引入的不确定度。结果表明, 参变下转换效应光辐射定标方法的相对合成不确定度小于5.5%。参变下转换定标方法与传统的基于标准探测器的辐射定标方法作了一个比对, 表明两种定标方法相对误差小于10％。

提出将带滤波的叠栅偏折层析系统用于存在化学反应的多组分复杂气体流场的诊断。以丙烷的燃烧火焰为例, 实验提取出叠栅条纹的偏移量并转换为偏折角, 然后基于偏折层析的滤波反投影算法重建出场的折射率分布, 给出了两种不同情况下给定截面的三维温度和密度分布。对比发现, 对存在化学反应的多组分火焰流场不能基于假设研究对象是空气流场, 而必须对火焰流场本身发生的化学反应及生成物进行考虑, 混合流场的等效G-D常量和分子量必须根据不同场的具体组分情况进行修正。

提出了一种滚转角误差测量的新方法, 该测量方法能够实现与其他自由度误差测量相集成, 构成多自由度同时测量系统。系统采用带温控的半导体激光器单模光纤组件作为光源, 有效降低了激光器本身的光线漂移, 为测量提供高精度高稳定性的基准光线; 采用特殊棱镜作为测量的敏感单元, 通过此棱镜出射光线的直线度测量, 间接实现滚转角误差测量。实验过程和数据表明, 测量系统具有很好的稳定性和重复性, 通过与电子水平仪的对比实验, 验证了该方法的可行性, 测量精度约为2″。

液体激光系统在抑制热畸变方面具有突出优势, 能实现长时间稳定的高能激光输出。在液体激光系统中, 常规双侧抽运的激光增益分布呈现边缘很强、中间较弱的特点, 难以获得单横模激光输出, 限制了光束质量。介绍了一种多增益段串接的液体激光系统, 其抽运方式介于侧面抽运和端面抽运之间, 然后对其增益分布和激光能量传输效率进行了数值模拟。数值模拟表明多增益段串接的液体激光系统能产生近似于高斯型增益分布, 激光光束质量很高; 同时该多增益段串接的液体激光系统的腔内传输损耗较小, 激光能量转换效率可达30%以上。

利用红外光谱仪、紫外激光固化快速成形设备、旋转黏度计、电子拉力试验机以及热机械性能分析仪对美国Huantsman公司的SL7510型光敏树脂进行了性能研究。实验结果表明, SL7510型光敏树脂是一种环氧树脂-丙烯酸酯混杂型光敏树脂, 它在30 ℃时的黏度为335 mPa·s, 临界曝光量为10.9 mJ/cm2, 透射深度为0.14 mm, 固化体积收缩率为4.03%, 固化物拉伸强度为40.8 MPa, 拉伸弹性模量为2009.2 MPa, 断裂伸长率为13.6%, 玻璃化温度为62 ℃。同时, 根据所测定的光敏树脂临界曝光量和透射深度数值, 选定了紫外激光固化快速成形设备的加工参数, 制作了电话机外壳, 其制作效果较好。

采用轴向隐失波激励增益的方式, 使激光增益区域局限在光纤回音壁模式的模场区域内, 显著地降低了回音壁模式光纤激光辐射的抽运阈值, 由此形成一种低阈值的回音壁模式光纤激光器。在微焦耳量级的低抽运能量条件下, 用回音壁模式光纤激光器研究了激光染料的浓度效应。实验结果表明,随着激光染料浓度的增加, 回音壁模式激光辐射的波长向长波方向移动, 激光波长范围变宽。用回音壁模式染料激光的四能级模型得到激光上能级和所有能级上的分子数比值γ(λ)曲线后, 很好地解释了实验结果。低抽运阈值的回音壁模式光纤激光器, 为研究液体激光现象提供了极为便利的手段。

为了达到最佳和频593 nm黄色激光输出, 采用激光二极管(LD)端面抽运Nd:YVO4晶体, 根据四能级系统的速率方程理论, 建立了空间相关的两波长激光运转速率方程模型, 由此导出两波光子数表达式。对LD端面抽运Nd:YVO4/KTP三镜复合腔结构的腔内和频黄光激光器, 在满足参与和频的两基频光光子数密度相等的条件下, 理论上得到了谐振腔的各个参数。实验比较了在满足两波光子数密度相等和两波振荡阈值相等两种情况下激光器输出的593 nm黄色激光功率。在抽运功率为12 W时, 二种情况下分别得到了410 mW和340 mW的黄光输出, 光-光转换效率分别为3.4%和2.8%。由此可见, 在满足两波光子数密度相等的条件下可以得到更高转换效率的和频黄光输出。

用有机颜料汉沙黄(P.Y.3)、苏丹黑和合适的稳定剂为原料配制了一种性能稳定的电泳显示液。分析了此电泳显示液中颜料微粒的带电机理及其影响因素, 研究了在改变电压方向时反射光谱与吸收光谱的变化及其原因, 光谱分析结果表明体系中存在的各种吸附使显示效果受到局限, 反射谱与吸收谱的变化在表征器件的显示特性时呈现出一致性, 器件的反射光强和反射率在不同波长上有区域选择性, 同时对比度也有区域选择性, 这决定了在监测器件的响应时应选择的波长范围以及可利用的光源。兼顾灵敏性和测试信号强度的需求, 选用峰值波长为470 nm的蓝光二极管为光源, 电泳槽的厚度为0.2 mm, 用荧光光谱仪监测相同周期不同幅值脉冲电压作用下颜料微粒在493 nm波长处的反射光强的变化, 并由示波器记录并输出反射光强随驱动电压的变化, 还结合相关理论讨论了驱动电压对器件的反射光强和对比度的影响。

采用稳态和时间分辨的瞬态光谱技术对比研究了一种Corrole化合物5, 10, 15-三(五氟苯基)Corrole(F15TPC)和一种卟啉化合物5, 10, 15, 20-四(五氟苯基)卟啉(F20TPP)的光物理特性。结果表明：F15TPC的B带吸收峰较宽而F20TPP的强而窄, F15TPC的Q带有两个吸收峰而F20TPP有四个。F15TPC的荧光量子产率为0.15, 荧光寿命为4.8 ns, F20TPP的荧光量子产率为0.05, 荧光寿命为11.1 ns; 与F20TPP相比F15TPC具有发光效率高、荧光寿命短的特点。F15TPC具有较大的发光速率常数和无辐射跃迁速率常数, 这可能是由于F15TPC少了一个氟代苯基, 致使其发色团本身的电子结构发生变化所致。另外空间结构的不对称性和非共面性也对其光物理性质有影响。

实验研究了聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)掺杂生色团分散红DR19的电光聚合物的电晕极化特性。结合吸收光谱法和显微镜形貌分析了极化电压、极化温度以及极化时间对极化效果的影响。理论和实验分析得出极化电压增大可以增大聚合物内部极化电场, 但电压过大会引起薄膜击穿而降低极化效果; 而极化温度升高可以增大分子取向力, 但在聚合物玻璃化温度以上会导致相分离; 极化时生色团分子的取向随时间增大并逐渐达到动态平衡。实验结果表明：表征极化效果的序参数随极化电压的增大而先增大后减小, 随极化温度的升高而先增大后减小, 随极化时间的增长先增大后趋于稳定。

研究了碱金属氟化物对掺Yb3+氟磷玻璃的光谱性质和析晶稳定性能的影响。运用倒易法计算了Yb3+的发射截面。结果显示, LiF的引入对吸收和发射截面的提高作用较大并出现最佳引入量极值, 其次为KF。碱金属氟化物的引入可提高二元体系的析晶稳定性能,使玻璃网络结构得到改善; 拉曼光谱显示二元体系中引入YbF3后玻璃网络结构得到增强, 而在引入碱金属氟化物的三元体系中掺杂YbF3后破坏了网络完整性,降低系统析晶稳定性能。

光固化是光束与光敏树脂之间的光化学反应, 其作用过程对光固化加工分辨率有着直接影响。基于光子输运理论, 利用蒙特卡罗方法追踪光子在树脂中的运动轨迹, 对曝光光束入射、传输过程进行抽样, 建立了微细光束固化模型; 利用遗传算法并结合光固化实验重构获得了树脂材料的光学参数; 利用该固化模型, 模拟计算了微细会聚紫外光束(λ=365 nm)单点曝光固化过程和固化单元点的形状和大小, 分析了不同曝光量对固化结果的影响规律, 计算结果与实验结果一致。研究表明,该模型可以有效地对微细光束与光敏树脂作用的复杂过程进行仿真, 并能对不同入射光和曝光工艺条件下的固化物进行模拟计算, 为微细光固化机理的研究和工艺优化提供了基础。

太阳能硅片表面绒面的光陷阱可以使光在其中经历多次反射, 从而尽量减少光的反射损耗。不同光陷阱的形貌决定了光的不同多次反射路径而具有不同的反射效果。为了研究光陷阱形貌及光线入射角对减反射效果的影响, 提出了数值仿真计算的方法跟踪每一条光线的反射过程计算加权出射系数, 从而可以计算分析复杂形貌绒面的减反射效果并给出合理的优化方法, 为制备高性能绒面结构提供理论依据。当光陷阱尺寸小于入射光线波长时, 发生镜反射, 将该尺寸的结构平滑处理。然后从光陷阱的深径比、高度、密度等方面计算分析光在不同入射角的情形下的加权出射系数。提出了理想的绒面光陷阱形貌, 及获得最佳反射效果的入射角度。最后计算碱腐蚀及电火花加工产生的两种典型绒面的加权出射系数, 并利用实验测量值验证了该计算方法。

设计了简易的压强可控自组装实验装置, 制备了由直径为260 nm的聚苯乙烯(PS)胶体球组成的面心立方光子晶体。分析了压强的变化对光子禁带(PBG)深度及光子带隙边缘(PBE)坡度的影响, 确定了合适的压强生长环境(P=5999.5 Pa)。利用该实验装置, 还进行了光子晶体的小批量制备, 一次性制得了三块光子晶体, 并从不同角度对每一块光子晶体的透射谱及不同光子晶体的透射谱进行了测量。同一光子晶体不同位置透射谱的重合、同一批次制备的不同光子晶体透射谱的一致性及光子禁带两侧的Fabry-Pérot振荡等均说明：该装置制备的光子晶体在大区域、大面积上是高度有序、均一和平整的; 利用该实验装置进行光子晶体的小批量制备是可行的。

采用传输矩阵法计算了一维受限反铁磁光子晶体的带结构和透射比。研究结果表明：除来源于结构周期性的光子带隙外, 体系还存在一种频率带隙, 与反铁磁材料的共振性质以及受限尺寸有关。适当调节反铁磁各向异性轴的方向和受限尺寸, 在反铁磁共振频率处可以出现比大块反铁磁材料的带隙宽约15倍的频率带隙。一定条件下, 在大块反铁磁材料带隙的频率区间上, 一些电磁波模式是可以在受限光子晶体中传播的。最后分析了几种典型的透射谱, 与带结构吻合。

太阳能光催化-导光管将太阳光导入的同时兼具光催化空气净化功能。导光管的长度为0.55 m, 直径为0.28 m, 导光管内表面的平均反射比为0.82。散光板的直径为0.28 m, 为雪花型散光板, 将光催化剂 DegussaP25溶液均匀地喷涂在散光板凹凸不平的一侧, 附着在散光板上的DegussaP25质量为1.75 g。实验表明, 涂层背对太阳时散光板下的照度比无涂层的散光板下的照度有一定程度的减弱, 但是减弱的幅度并不大, 平均降幅只有3.03%, 因此不会对室内采光产生明显影响。实验表明, 夏季晴天上午太阳直射下, 太阳能光催化-导光管能够使0.1 m3小室内甲醛体积分数从1.0×10-6下降到0.19×10-6。中午太阳直射下1 h之内甲醛体积分数从1.0×10-6下降到0.17×10-6; 比上午的降解速度加快, 降解甲醛更为完全; 下午太阳直射下甲醛降解, 1 h之内, 甲醛体积分数从1.0×10-6下降到0.2×10-6, 降解速度比上午、中午都慢, 但也达到了良好的降解效果。

采用线性组合算符和幺正变换方法, 研究了非对称量子点中电子和体纵光学声子强耦合下束缚磁极化子的性质。得到了非对称量子点中强耦合束缚磁极化子的基态能量。讨论了量子点横向和纵向受限长度, 磁极化子基态能量, 电子-声子耦合强度和外界温度对磁极化子基态寿命的影响。由于电子-声子相互作用和外界温度的影响导致了量子体系的跃迁, 即磁极化子吸收了声子的能量由基态跃迁到激发态, 造成极化子在基态的寿命发生变化。通过计算发现束缚磁极化子基态寿命随基态能量的增加而变大, 随电子-声子耦合强度, 量子点横向和纵向受限长度, 外界温度的增加而变小。

为实现海雾的卫星自动监测, 利用大量AVHRR3/NOAA17卫星观测数据, 比较不同目标物(海雾区、不同云系及晴空下垫面)在可见光、近红外波段的反射辐射特性差异, 统计分析了海雾的遥感光学辐射特性。结果表明,海雾区三通道反射率满足RCh1>RCh3a>RCh2, 甚至出现RCh3a>RCh1>RCh2, 不同于其它目标物(RCh1>RCh2>RCh3a)。运用Streamer辐射传输模式模拟了海雾、不同云系在卫星高度处的三通道反射率特性, 从理论上进一步验证了海雾所具有的光学辐射特性, 同时指出, Ch3a的反射率对粒子粒径的响应明显, 即粒子粒径越小, Ch3a的反射率越高。通过米氏散射理论对这一现象进行原因分析。

采用双半波法布里-珀罗(F-P)干涉滤光片结构设计了中心波长在121.6 nm 的窄带滤光片,其峰值透射率为6.78%,通带半宽度为10.7 nm。通过设计、制备和测量峰值波长在217 nm的滤光片验证了设计用到的光学常数和膜厚定标都比较精确。在此基础上制备了121.6 nm的窄带滤光片,到合肥同步辐射实验室测量的结果是中心波长在120.74 nm,峰值透射率为5.94%,通带半宽度为12 nm。可以看出实际制备的滤光片和预先设计的基本吻合但还是有一定的偏差,最后对实际测量的和理论设计的偏差进行了分析。

在4H-SiC基底上设计并制备了Al2O3/SiO2紫外双层减反射膜, 通过扫描电镜(SEM)和实测反射率谱来验证理论设计的正确性。利用编程计算得到Al2O3和SiO2的最优物理膜厚分别为42.0 nm和96.1 nm以及参考波长λ=280 nm处最小反射率为0.09％。由误差分析可知, 实际镀膜时保持双层膜厚度之和与理论值一致有利于降低膜系反射率。实验中应当准确控制SiO2折射率并使Al2O3折射率接近1.715。用电子束蒸发法在4H-SiC基底上淀积Al2O3/SiO2双层膜, 厚度分别为42 nm和96 nm。SEM截面图表明淀积的薄膜和基底间具有较强的附着力。实测反射率极小值为0.33％, 对应λ=276 nm, 与理论结果吻合较好。与传统SiO2单层膜相比, Al2O3/SiO2双层膜具有反射率小, 波长选择性好等优点, 从而论证了其在4H-SiC基紫外光电器件减反射膜上具有较好的应用前景。

基于傅里叶变换合成法的基本原理, 合成了一个K9基底上的负滤光片, 合成的渐变折射率薄膜具有期望光学特性, 但实际制备难度很大, 因此将其细分为足够多层离散折射率的均匀薄膜, 由于实际薄膜材料种类有限, 不能获得任意折射率膜层, 鉴于两层高低折射率薄层可近似为一层中间折射率膜层的思想, 将膜系转化成一个可实际制备的膜系结构：膜系采用ZrO2和SiO2两种膜料, 膜层总数为183层, 经单纯形调法优化后, 膜层总厚度为7.09 μm, 通带和截止带内平均透射比分别为97.56%和3.13%, 其结果优于直接采用傅里叶方法合成的非均匀膜系, 与期望透射比曲线吻合更好。说明通过这种思想设计任意光谱特性的膜系是可行的, 也使傅里叶变换合成法设计的薄膜实际制备成为可能。

KBA(改进的KB)型X射线显微镜为掠入射非共轴反射成像系统。前一组反射镜和后一组反射镜之间并不是严格垂直的, 给像质分析带来相当大的困难。通常的光学CAD软件难于适应这种光学系统。把共轴球面折射系统的向量公式调整后设计了掠入射非共轴KBA显微镜成像系统程序, 并用该程序分析了KBA系统的像差及综合误差。分析结果表明, KBA显微镜系统是大像差系统, 当物距公差为-0.4～+1 mm, 掠入射公差在-8″～0, 双反射镜夹角公差在-20″～0, 弥散斑的变化在允许的范围内。该程序对于分析和研制KBA显微镜系统具有重要意义。

设计了一种尺度缩小的合成孔径激光成像雷达(SAIL), 在实验室平台上模拟实施远场传输条件, 相应地解决了波前测量和外差质量监视技术, 实现了一个目标点的方位向孔径合成实验, 实验结果与理论预测相近。