液体折射率是液体一个重要指标, 介质中折射率的变化会影响光程, 提出一种用低相干光干涉测量光程变化, 进而测得折射率的方法。通过调节两束低相干光使它们之间的光程差在相干长度之内, 将被测液体放入一束光路中, 根据光电探测器得到的干涉信号可求得相应的光程变化量, 进而得到待测液体的折射率。利用低相干光干涉测量折射率的方法, 其测量和计算过程方便快捷, 受外界限制因素小, 在810 nm波长下, 对折射率的测量精度可以达到10-4量级以上, 是测量各种液体折射率的有效方法。

针对目前TFTLCD缺陷检测普遍采用的人工视觉检测方法, 介绍了一种基于机器视觉的检测系统。运用阈值迭代算法实现了对TFTLCD暗画面下缺陷图像的分割和检测, 利用MIL图像处理软件实现了对缺陷的自动检测。实验结果表明, 该系统能够准确地实现暗画面下可见缺陷的自动检测功能。

提出了一种基于单层超表面的双频太赫兹波线偏振变圆偏振转换器。该偏振转换器采用两个不同尺寸的十字型金属缝阵列结构形成两个线偏振变圆偏振转换频点, 从而实现双频的太赫兹波线偏振变圆偏振转换。计算结果表明, 设计的偏振转换器能在0.760 THz和1.068 THz将一束线偏振太赫兹波转换为圆偏振太赫兹波。该双频的线偏振变圆偏振转换器仅由单层的超表面组成, 结构简单易于制备, 因而为操控电磁波和设计新颖的太赫兹波器件提供了参照。

以径向偏振的Laguerre-Gaussian光束为例, 探讨了基于Rayleigh-Sommerfeld积分的矢量衍射理论的适用范围。经与Richards-Wolf理论计算结果比较发现, 在有效数值孔径小于0.4的情况下, Rayleigh-Sommerfeld理论可以适用, 并可用于探讨小菲涅耳数的焦移问题。但对于紧聚焦大数值孔径系统, Rayleigh-Sommerfeld理论不再适用, 因为这种理论低估了光波的衍射效应和矢量性, 使得计算所得的聚焦光斑尺寸偏小。

光弹性实验中, 材料条纹值是联系光学现象和材料应力的唯一参数, 因而在每次实验前计量材料条纹值是非常必要的。条纹值的精确性与选取的实验计量点有密切的关联, 同时应考虑残余双折射和残余应力的影响。根据实验获取的全场数据, 在试件中选取多个点构成超定方程组, 结合相移技术, 运用最小二乘法确定材料条纹值。这种方法不仅能够确定条纹值, 而且可以得到试样中残余应力的参数。最后, 通过聚碳酸酯受压圆盘实验, 验证了新方法的可行性。

首先介绍了轴对称偏振光束的基本概念以及特性, 然后以少模光纤为模式转换器, 通过旋转偏振控制器上光纤挤压器的旋钮对光纤中间部分施加压力, 同时配合旋转光纤挤压器, 以实验的方式获得了不同模式的轴对称偏振光束。通过调节偏振控制器以及输入光束和光纤的离轴状态, 分别得到了径向偏振TM01模式, 角向偏振TE01模式, 奇数混合偏振HEodd21模式, 偶数混合偏振HEeven21模式, 以及线偏振HE11模式五种光纤所激发的模式。同时, 还通过干涉实验中叉形光栅结构证明了相位奇点的存在。

针对大面积薄膜晶体管(TFT)液晶显示生产中的高世代光刻机(6代以上)照明系统改进, 设计了一种新颖的梯形拼接照明视场方案。使用设置在微透镜阵列入瞳处的视场光阑阵列实现了梯形拼接照明视场, 同时简化了系统设计。相较于以尼康平板液晶显示器(FPD)光刻机为代表的现有梯形拼接视场方案, 提出的设计方案能减少投影物镜的热负担, 同时在一定程度上提高照明系统的光能透过率。通过Lighttools建模分析, 说明该设计方案能够实现梯形照明视场并且积分均匀性在1%以内, 达到了设计预期效果。

现今纺织业中机器纺织速度越来越快, 传统的人眼识别速度已经不能满足纱线缺陷在线检测的需求, 因而在纺织业中推进自动化检测变得尤为重要。针对纱线自动化在线检测中纱线疵点信号判别的需要, 利用反射式光电检测原理通过搭建检测结构对纱线表面疵点进行采样并对采样样本特征进行分析。通过分析采样样本中疵点不同轴向尺寸、径向尺寸及灰度差异特征对输出产生的影响, 为纱线疵点在线检测信号判断提供依据。经分析发现疵点轴向尺寸与采样样本响应时间呈线性关系, 疵点径向尺寸及灰度差异与采样样本响应电压峰值呈线性关系。

介绍了影响光纤陀螺温度性能的主要因素-Shupe效应, 论述了基于LabVIEW软件设计开发的光纤环温度性能分析软件的程序组成和功能, 并利用光纤环温度性能分析软件开展了内外热源两种工作条件下, 光纤陀螺温度性能的仿真分析及与光纤陀螺测试结果的对比评价。结果表明, 仿真分析结果与光纤陀螺测试结果一致, 光纤环温度性能仿真分析软件能够将光纤环有限元分析结果与光纤陀螺输出有机结合。

针对传统甲醛气体检测的不足, 基于红外光谱吸收原理, 采用差分吸收技术设计了甲醛气体浓度探测系统。该方法对检测的甲醛气体光谱值以及供电电压进行模数转换, 通过光学检测系统对甲醛气体浓度进行检测, 利用虚拟仪器LabVIEW软件实现数据采集、数据处理及数据存储与回放等功能。具有操作简单, 界面直观, 人机友好的特点, 能对室内甲醛气体浓度进行实时检测。

为了解决糖尿病人血糖检测的有创问题, 以生物特征检测技术为基础, 设计了一种近红外透射光谱法的多信息融合无创血糖检测系统, 并测试了系统性能。通过建立数学模型对该系统实测的数据进行处理, 得到人体的血糖值。试验结果表明, 本系统与传统血糖仪检测结果的相关系数达到了0.854 2。同时该系统可以对人体血糖变化趋势进行记录, 为连续监测血糖值提供了新方法。

为了同时满足光谱分辨率、光谱范围、探测器(CCD)上光谱信号覆盖区域要求, 提出一种基于CzernyTurner(CT)结构拉曼光谱仪的综合设计方法, 通过Zemax软件采用逐步手动调节光栅倾斜, 自动优化聚焦镜、柱面镜以及CCD间倾角和距离的方式, 设计出全波段光谱分辨率优于4 cm-1, 光谱波数范围为80~3 967 cm-1, 光学结构尺寸为90 mm×130 mm×40 mm的微型拉曼光谱仪。

设计了一种光电经纬仪目标仿真训练系统。结合光电经纬仪任务情况, 按照设备操作、指标测试、维护保养、应急排障和任务流程演练五大模块, 设置了近40个操作科目;研究并确立各类飞行器航迹的建模策略;利用UG和Unity3D实现了经纬仪重要部件的建模和控制;用LabVIEW完成了应急排障模块的各类故障波形;用Eduis为各科目制作了系统详尽的多媒体讲解视频;设计了科学合理教学训练考核评估模型, 对学员各种操控技能的训练结果进行考核评估, 并通过单杆实例验证该系统设计满足要求。

非晶硅薄膜太阳能电池主要采用掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃作为基板, 但FTO薄膜雾度较低、表面形貌无法优化, 导致无法得到较优的陷光结构, 从而限制了太阳能电池的转换效率。为了进一步提升太阳能电池的转换效率, 探讨了替代型的掺铝氧化锌(AZO)薄膜, 通过优化前段磁控溅射镀膜工艺和后段湿化学蚀刻工艺, 用以平衡AZO薄膜的光电性能和雾度, 从而获得具有理想表面形貌的AZO导电玻璃, 使其成为理想的非晶硅薄膜太阳能电池的基板材料。实验表明, 经工艺优化后制作的AZO导电玻璃可提升光电转换效率。