基于光谱分布特征参数,设计了一种新型GaN基白光LED结温测量方法。该方法未考虑瞬时脉冲电流热效应,通过测量不同环境温度和瞬时脉冲电流下的LED相对光功率分布,分析光谱分布特征参数、驱动电流与结温之间的关联性。依据该关联性及实际工作时的光谱,即可求得结温。实验结果表明,与正向电压法和蓝白比法相比,本方法无需破坏产品结构就可更准确地测量LED结温。当 GaN基白光LED功率为1 W、脉宽为1 ms时,平均误差小于1.5 ℃。

非接触式测振技术有着非侵入无损检测、空间分辨频率高、实时性强等优良的特性。为了实现大视场、多点实时测量,提出了一种基于双目机器视觉的三维测振技术。在待测物表面粘贴100个圆形发光标志点,选取不同频率、振幅的标准振动台进行测试,分别采集500帧图像进行处理。实验结果表明,测量精度为54 μm/m,该系统具有良好的稳定性,可满足大多数振动测量的要求。

圆对称艾里光是一种特殊的无衍射光束,因其具有突然自聚焦的独特特性,所以备受研究者关注。首先,介绍了圆对称艾里光的基本概念和特性,然后,说明如何获得产生圆对称艾里光的计算全息图和计算全息的实现方式。在实验中获得了光强分布与理论相符,自聚焦效应显著的圆对称艾里光束。相对于常用的傅里叶空间生成的圆对称艾里光,计算全息生成的艾里光具有灵活调控振幅分布的优势。

为了实现从掌纹图像中提取出稳定的感兴趣的区域(ROI)图像的目标,设计了一种新的掌纹ROI提取方法。使用Harris角点检测算法对二值化后的掌纹图像进行角点提取,收集相应区域的角点,利用聚类算法得到角点簇的中心点坐标,从中寻找关键点建立坐标系,提取ROI。分别利用该方法在不同掌纹数据库中进行了ROI提取实验。实验结果表明,该方法对不同的掌纹数据库图像均能保持很好的提取效果,成功率均达到了99%以上。

通过激光辐照的方法制备银纳米条纹表面增强拉曼散射基底,该基底具有制备方法简单、均匀性好、重复性强的优点。用巯基吡啶(4MPY)作为探针分子,葡萄糖和葡萄糖氧化酶产生的过氧化氢会改变银纳米条纹的形貌,进而影响探针分子的表面增强拉曼光谱强度,从而实现葡萄糖的间接检测。得到的探针分子的表面增强拉曼光谱的强度与葡萄糖溶液的浓度具有较好的线性关系。实验结果表明,该基底在葡萄糖的检测及定量分析方面具有良好的应用前景。

为了提高成像品质,提出了一种新型液体透镜阵列镜头。先将油滴沉入弹性体底部形成具有可控焦距的单个液体平凸透镜,再通过唯一平台实验液体透镜阵列,制作液体透镜阵列。通过控制滴入硅胶基底的硅油液体体积大小,控制单个微透镜的折射面曲率和透镜焦距。通过位移平台,控制阵列中微透镜的排布和个数。透镜阵列制作方法简单且成本低,透镜抗挤压能力强,焦距可控,阵列规整,在制造过程中,可以控制镜头光圈和初始焦距,因此是一种实用性较高的透镜阵列。

提出了一种混合光学数字眼底成像系统,该系统不需要探测和补偿不同人眼带来的像差的动态变化,即可获取高分辨率的视网膜图像。该系统在出瞳位置放置一块三次相位掩膜板对眼底图像进行编码,然后采用维纳滤波算法复原获取清晰图像。利用基于光学成像的二维卷积模型对该系统进行了仿真实验,结果表明,针对不同个体的人眼像差,三次相位板可以使系统的点扩散函数在一定范围内保持一致,从而校正包含离焦、彗差、像散、三叶草在内的人眼像差,获得清晰的眼底图像。该系统的设计简化了传统眼底相机的复杂光学结构,是一种便携式结构。

研究了一种基于光子晶体光纤参量振荡器的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)成像光源。该光源采用中心波长为1 030 nm的皮秒光纤激光器作为泵浦源,以无截止单模光子晶体光纤作为参量增益,通过搭建光参量振荡器,实现平均功率为10 mW的参量激光输出。在色散滤波效应的作用下,该光源输出波长可实现连续可调,调谐范围为782~793 nm,对应的波数覆盖范围为2 901~3 078 cm-1。该光源产生的两束激光脉冲可实现空间自同步、时间自重合,用于CARS成像测量时,无需空间、时间对准,有望推动CARS成像光源向全光纤化、小型化的方向发展。

为了研究微透镜阵列防伪膜的工作原理和防伪作用,首先,从最基本的莫尔条纹相关理论着手,推导出有关莫尔条纹特性的公式;然后,再将微透镜阵列防伪膜的微透镜阵列和微缩文字阵列看作两个具有固定周期的光栅,将莫尔条纹相关公式应用到微透镜阵列防伪膜上,研究了莫尔放大作用和透镜放大作用的匹配问题;最后,通过实验制备出了样品,得到了微透镜阵列防伪膜制备过程中的关键因素。

为提高粒子操控的灵活性和精度,一种基于拉盖尔高斯光束的可控螺旋干涉模式被提出。通过理论分析两束拉盖尔高斯光束同轴叠加光场,给出了不同参数的变化对干涉光场强度分布的影响。通过仿真模拟,研究参数变化对场强结构的调控作用。结果表明,通过改变两束拉盖尔高斯光束的拓扑电荷数可以实现干涉模式光场强度极大值的数量和分布的动态调整,增加了对粒子操控的灵活性和可控性,为提高光束微粒操控的精度的提升提供了可能。

针对磁性复合流体(MCF)抛光的两种抛光头,进行MCF抛光特性对比实验研究。开展了黄铜H26的平面抛光实验,调查立式和卧式抛光头分别对工件材料去除率、表面形貌与粗糙度以及MCF水分损耗等抛光特性的影响。实验结果表明,卧式MCF抛光能够较快地降低表面粗糙度,获得较高的材料去除率,MCF水分损失相对较快;立式MCF抛光能够在相对较长时间内获得稳定的材料去除率和表面粗糙度,MCF水分损失也较为平稳。

根据光学玻璃元件超精密加工技术的需求,研究自旋转式和行星旋转式磁性复合流体(MCF)抛光的应力分布和材料去除率。首先,设计可实现自旋转和行星旋转抛光装置,搭建抛光实验平台;然后,进行自旋转式和行星旋转式MCF抛光实验,通过自行设计抛光应力分布测试实验分析了两种抛光方式的应力分布规律;最后,通过定点抛光实验,对抛光前后的工件表面轮廓进行检测,计算并分析两种抛光方式的材料去除率。实验结果表明,立式的两种抛光方式,正应力均明显大于剪切应力,工件外侧受到的剪切应力大于中心受到的剪切应力,行星式抛光的材料去除率明显大于自旋转式抛光的材料去除率。

通过正弦门低通滤波方案,实现了基于InGaAs/InP 雪崩光电二极管(APD)的高速单光子探测。同时,配合多通道集成技术,完成了四合一的GHz单光子探测阵列。最后,通过空间分束的方法,实现了GHz 4光子的高速光子数可分辨探测。通过和理论值比较,发现光子数分辨的误差最大仅为2.285%,达到了有效的分辨。研究多通道光子数可分辨技术,为激光测距、随机数生成器以及量子保密通信等诸多领域的快速发展提供了保障。

指纹检测是刑事科学技术中的重要组成部分,对案件侦破起着关键的作用。但是在犯罪现场存在的潜在指纹,可见光方法难以看清和照相固定,必须使用特殊的光学检测技术以有效地显现和提取。主要从以下四个方面讨论了目前光学指纹检测的技术现状和不足:(1) 几种提取潜在指纹的主流光学检测方法以及相应特点;(2) 不同光学检测方法对应的发光原理;(3) 不同光源系统的特点和对探测效果产生的影响;(4) 针对一些特殊客体及情况开展的一系列优化指纹所得图样的对策。最后,对现今的一些指纹光学检测技术在疑难客体、自动化和指纹遗留时间方面的不足进行了分析并对未来的发展前景进行了展望。