为了确定位于石英晶体入射面内光学轴的位置,采用自然光沿石英晶面以一定的入射角斜入射,并根据自然光在石英晶体内的传播特性,测量出o光和e光出射光线间的垂直间距以及界面上两出射光点的间距,运用几何作图法,通过计算给出光学轴位于石英晶体入射面内的情况下的理论一般公式,且以实验得以验证,从而提供了一种可用光学法确定光轴位置的方法.

根据衍射角谱理论,利用计算机数值计算了由正三角形和正六边形组成的衍射平面的夫琅和费衍射光强分布,分析并比较了两者的衍射光强分布特点,并用实验验证了上述数值计算的正确性.

采用霍尔型牛顿环实验装置以及多角度入射的偏振光源,对牛顿环实验进行了研究,发现其有明显的偏振效应.在P光和S光入射时,牛顿环的可见度随入射角变化有很大不同.利用P光和S光在界面上反射时有不同的振幅反射率,来对P光和S光入射时的可见度进行了理论计算,较好的解释了该现象.于是将传统的牛顿环等厚干涉推广到可同时演示光的偏振,扩大了牛顿环的教学与技术应用范围.

位置敏感探测器(position sensitive detector,PSD)以其分辨力高、时间响应性好的突出优点在光电检测领域得到了广泛的应用,但PSD在制造过程中产生的非线性误差很大程度上降低了它的测量精度和范围.利用双一次插值法对PSD进行了非线性误差修正,阐述了实验的设计原理和操作.对非线性误差修正结果的分析表明,通过采用双一次插值法进行误差修正,B区的测量误差显著减小,大大提高了PSD的测量精度和可靠性.

简要介绍了微流控芯片及其现有的检测方法,重点设计研发一种具有高信噪比的检测仪.此检测仪器采用激光诱导荧光检测原理;检测光路采用共焦原理;并通过电路滤波及放大设计、仪器结构设计、软件设计等途径而研制.此检测仪是集光、机、电及软件处理等的多维一体的综合性仪器.检测证明这种仪器检测性能高、结构紧凑便于携带、具有很高的信噪比,检测能力可达到10-9n mol/L.

使用BF533设计的嵌入式系统,针对全景环形的特点,采用了切向线性化和径向线性化对环形像进行展开,恢复为常规视场平面像.采用以BF533构造的嵌入式图像处理平台,提高了系统的可靠性并降低了成本.

生物芯片扫描仪是生物芯片技术应用中的关键仪器,激光共聚焦成像的原理,着重介绍一种光学扫描和机械扫描相结合的双波长激光共聚焦生物芯片扫描仪,在保证分辨力、灵敏度等重要性能指标的前提下提高了扫描速度和扫描效率,最后对系统性能做了简要分析.

研制了一种基于原子力显微镜的薄膜厚度检测系统.该系统首先绘制薄膜轮廓曲线,根据曲线找到薄膜边界,然后计算镀膜区与无膜区的高度差,得到薄膜厚度.跟台阶仪、光学轮廓仪相比,该系统具有操作简单、抗干扰能力强、精度高的优点.实验表明.该系统有很高的重复性,能够精确测量各种不同性质的薄膜的厚度.

介绍一种新的氧化硅亚微米纳米线光波导的制备方法.使用这种方法制备出的光波导具有良好的直径均匀性和表面粗糙度,满足低损耗传输的要求.纳米级的尺寸以及独特的光学特性,使得亚微米纳米线光波导在亚波长结构的微电子、光电子及光子器件中具有较好的应用前景.

初步分析了基于GaAs/AlGaAs量子阱材料的光致折射率变化规律,利用自洽方法计算了光生载流子浓度对传输光的折射率改变量.当805nm的控制光注入强度为6×103W/cm2(8×103W/cm2)时,在垂直材料表面内1μm深度处,对1.55μm (1.31μm) 的传输光可以达到-10-2的折射率变化量级.与GaAs体材料相比,量子阱材料所需控制光强度能够减少约20%,有助于降低全光开关与全光调制器的功耗.

为了有效地提取DNA芯片的信息,叙述了DNA芯片的CCD荧光检测的原理及自行设计的检测系统.系统由CCD摄像机、荧光成像光学系统、图像采集卡等组成.利用高压汞灯作为光源,窄带滤色片作为激发波段和荧光截止滤波片,从而保证荧光分辨力和测量范围.通过CCD摄像机和图像采集卡进行图像采集,并对获取的图像进行处理.试验结果有效地获得了杂交后基因点位的关键特征的数据.

提出了一种以白光LED为光源,以格兰-泰勒棱镜搭建起偏检偏光路,以光栅光谱仪作为测量工具,快速测试手性介质灰黄霉素的旋光色散的方法.同时,用杜德公式进行了理论拟合,发现在波长480nm～660nm,实验结果与理论有着极好的符合.

从光学平行差入手,导出了有角度制造误差的五角棱镜的像方坐标系和作用矩阵,分析了角度制造误差引起的扫描激光束转向的波前误差,提出了调整五角棱镜的依据,有利于减小角度制造误差对大口径透镜望远镜波前测量的影响.

分析了多模光纤强度型微弯传感器中多模光纤的弯曲损耗.提供了弯曲半径为1mm～8mm和10mm～26mm,光源波长为0.633μm、0.780μm、0.830μm Graded Index多模光纤的弯曲损耗特性的测试结果.首次观察到了多模光纤弯曲损耗随着弯曲半径的减小而增大的趋势,以及在弯曲半径为10mm～26mm范围内损耗特性的不平滑性,并利用传播常数和WG模理论对此现象进行了解释.

介绍了原子力显微镜(AFM)的原理及特点.用AFM对光盘上记录信息用的凹坑结构进行了三维检测,并对测量结果进行了分析.结论表明AFM在光盘质量检测过程中具有独特的优势.

分析了大功率白色发光二极管的发光强度(即光强)、光通量和色坐标与测量位置的关系,提出了解决的方法.同时,对大功率白色发光二极管法向光强、光通量和峰值波长随电流和时间的变化情况做了分析,说明PN结温度对于大功率发光二极管的发光具有较大的影响.

介绍了基于ARM体系结构的32位微控制器S3C4510B在远程数字视频监控系统中的应用.方案采用以S3C4510B为核心的控制模块,以OV6630为核心的图像采集模块,两大模块通过MPEG编码芯片和CPLD组成完整的系统.主要介绍了以S3C4510B为核心的控制模块的软硬件实现过程,成功地将32位微处理器应用于远程数字视频监控领域.

以太网无源光网络(EPON)是近年来接入网研究的热点.操作、管理和维护(OAM)子层实现以太网数据链路层中的网络管理.介绍了OAM子层的必要性,EPON网络中OAM子层的功能和数据包格式.OAM是一个可扩展的协议,文中针对实际的应用,提出了对OAM进行扩展,使OAM子层满足用户的需求.

介绍了粉尘测试仪的原理,非球面反射镜应用于粉尘传感器中解决了由于粉尘测试仪中散射光信号弱对信号采集与处理带来的困难,论述非球面反射镜的设计思想,并给出实际设计结果及其像质评价.从粉尘测试仪的实际使用要求说明设计的非球面反射镜满足实际需求.

对评价光学波前误差的两个重要指标--中心点亮度和均方根值的内在联系进行了深入的研究,利用计算机优化得到了两者关系的极限曲线,并进一步分析了利用计算机模拟得到的两种极限情况下面形的特征,得到:均方根误差一定的表面,其中心点亮度与面形误差的空间频率分布有关.若面形误差的中高频分量较高,它的中心点亮度将较低.从而揭示了相同均方根值误差的表面产生不同中心点亮度的原因,为较全面地评价光学元件和系统的误差提供了参考.

大视场投影光刻物镜是光学系统中的一种特殊的形式,其设计加工要求高.针对研制的8英寸视场的投影光刻物镜,从光学设计要求出发,分析了影响光学系统成像质量的各种主要误差因素,通过ZEMAX模拟,确定了加工容差,并对其加工和装校过程做了阐述,对研制完成的物镜检验了其曝光分辨力和畸变特性,达到了系统设计的指标要求.

采用形状函数法描述变形镜校正时的曲面,从适配误差、Strehl比两方面比较了四种不同单元排列方式的微变形镜.结果表明方形与砖形排列的微变形镜设计简单,但波前校正性能较差;圆形及蜂窝形微变形镜具有较高的波前校正性能,但设计加工复杂.

利用菲涅耳衍射理论提出了一种同轴双光束调制热透镜的理论模型,给出了探测面的热透镜信号表达式.计算了同轴双光束调制热透镜信号的横向分布,并分别讨论了激励光和探测光腰斑大小、样品位置和探测距离对信号的影响.

根据半导体激光器的工作特性,研制了一台低噪声、高稳定度半导体激光器的驱动电流源.该电流源特点具有慢启动电路和过流保护电路,提高了半导体激光器抗冲击能力和工作稳定性.

提出了一种基于计算机视觉的非接触石英反应管测量方法,首先采集一幅图像,然后进行图像处理、边缘检测,最后采用曲线拟合,根据拟合所得数据求出反应管的直径和厚度.

设计了一种适于级联的Y 分支结构.因光输入场不对称产生高阶模,且光输入区的畸变而产生的辐射场与导模之间容易发生干涉,这些因素导致Y分支输出不均匀.在输入波导后添加一段起模式过滤作用的窄波导结构,可以在对器件长度及损耗影响很小的情况下,有效滤除高阶模,减小干涉效应,改善器件输出的均匀性.使用该结构设计并优化的1×4分束器,在输入光波长为1.3μm、1.55μm时,器件均匀性可以分别达到0.0191dB和0.0214dB.

分析不同条件下二次谐波产生中的光束离散对于提高转换效率和光束质量都十分重要.通过建立求解双轴晶体中双折射问题的数值分析模型,可以精确计算晶体主轴任意取向下光从任意方向入射时折射光的折射率、偏振态、波矢方向及能流方向等.详细讨论了正入射和斜入射、Ⅰ类相位匹配和Ⅱ类相位匹配下KTP晶体和LBO晶体中的光束离散问题.

分析了衍射光学元件在红外折/衍混合光学系统中特殊的热差特性,并利用衍射光学元件特殊的消热差和色散特性,设计并制成了3μm～5μm波段上适用于-45℃～60℃的红外无热化混合光学系统,且给出了测试结果.线扩散函数在80%能量内的光斑大小为33μm,接近一个像元的大小.温度测试结果表明,该系统在要求的较宽工作温度范围内性能稳定,像质优良,而且体积小,重量轻,结构简单.

介绍了几种使用图像传感器将光学显微镜/望远镜的图像转变成数字图像的实现方法,分析了几种方法的工作原理以及优缺点.介绍了当前比较流行的电子目镜的设计思路,给出设计实例及其软件接口模块 .并对其未来的发展前景进行了展望.

基于麦克斯韦方程和数值计算方法对芯层厚度在纳米尺度的空气包层电介质光波导的导波特性进行了分析.编程得到了包层、芯区、衬底三部分各自能量的比例关系;有效折射率随芯区厚度变化的规律;群折射率和群速度随波长变化的规律;以及色散曲线.并将结果与微米尺度的情况进行了比较、讨论,发现由于芯区尺寸的减小,使得模场向外泄露,耦合性增强.这对于纳米尺度光子器件的设计和制造具有重要的意义.

以传输电流开关理论为基础,分析了电流信号的相加与相减运算及其电路的实现方法,并利用该设计方法设计了模3加和2位二值全加器的电流型CMOS电路.设计结果表明利用电流信号相加和相减运算的设计方法可以使电路结构得到显著简化,计算机模拟表明该方法设计的电路具有正确的逻辑功能.该集成电路可应用在光学仪器的控制电路中.