研究了阵列波导光栅的插入损耗.针对损耗来源,讨论了各项损耗的研究方法.分析了结构参量对损耗的影响,讨论了降低损耗的设计思路.对结构参量进行优化,设计了8通道200 GHz间隔的阵列波导光栅,中心通道插入损耗为1.37 dB,低于目前商用器件的1/2.对阵列波导光栅的设计具有一定的指导意义.

报道了由2N个1×N多模干涉马赫-曾德尔光开关组成的N×N光开关阵列结构,分析了这种结构的开关阵列优势和局限性.用场传输矩阵方法建立了1×N多模干涉光开关的光场传输方程.给出了光开关阵列从任一输入端输入、从任一输出端输出时阵列开关的工作条件.在上述原理及理论基础上分析了4×4光开关阵列的结构和工作条件.

给出了一种适合求解阶跃折射率分布光波导本征模式的全矢量有限差分法.该方法充分考虑了电场分量在折射率分布跃变处的不连续性, 在拉格朗日插值的基础上得到了一种精度较高的差分格式.为了验证其有效性,对一种典型结构、折射率阶跃分布的波导作了计算,并与其它方法的结果作了比较.最后对不理想刻蚀情况做了模拟计算.

介绍了平面交叉玻璃光波导型半球形微透镜阵列的制作方法.利用积分形式的光线方程式讨论了半球形微透镜的光学特性,得到了半球形微透镜的光线轨迹方程式和焦距表示式,理论结果与实验数据是一致的.

设计了一种用于种子注入的微型二极管泵浦激光器,并从LD泵浦固体激光器优化设计原则出发,对种子激光器的增益介质、耦合系统、谐振腔进行了优化设计.实验研究表明,该激光器运转稳定,输出光束质量高,光束发散角小,输出功率可达80 mW,可满足种子激光的要求.

在研制高效宽带增益激光非线性频率转化的实验中发现,由双折射滤光片透过率计算出的激光输出频谱宽度比激光器实际频谱宽度要大一个数量级左右.考虑到激光模式竞争和均匀增宽效应,理论上提出了一个精确计算激光器实际频谱线宽的模型.用该模型模拟的带不同厚度双折射滤光片的调Q运转钛宝石激光器的光谱宽度与实验结果一致,这为优化设计双折射滤光片及该类激光器提供了依据.

给出了一个GMPLS网络中关于广义标签交换通道(G.LSPs)的具有严格优先级M∶ N保护的排队模型,并通过仿真验证了本模型的正确性.该模型可用于基于优先级的M∶ N保护设计,通过适当选择保护通道数,可以确保一定的可靠性要求,同时避免过度配置而造成资源浪费.

通过对多层网络生存性问题、独立的网络生存性配置方案和多层网络生存性配置方案的研究分析,基于快速发展的GMPLS技术提出了IP/GMPLS/Optical多层网络结构,明确了多层网络生存性方案存在的问题,并利用GMPLS的统一控制平面进一步提出了基于层间协调机制的集成多层网络生存性方案,获得了优化的多层网络故障恢复能力.

对一种新型可擦写有机光致变色材料-吡咯俘精酸酐的光全息记录特性进行了实验研究.用涂布法制成厚度约10 μm 的吡咯俘精酸酐/PMMA聚合物薄膜.样品无色态吸收峰在373 nm处,经紫外光照射发色后,变为呈色态,其吸收峰移动到626 nm处,呈色态在氦氖激光照射下可以重返为无色态.无色态和呈色态在室温下都是稳定的.以呈色态吡咯俘精酸酐/PMMA薄膜作为记录材料,以氦氖激光作为记录光,分别建立了双光束干涉衍射记录装置和四波耦合实验系统.实验测得该薄膜的空间分辨率至少可以达到1680 lines/mm,一级衍射效率大于2%,全息记录中的最佳曝光量约为1 J/cm2.实验测量了衍射效率与曝光量的特性曲线,分析了衍射光强度和光斑模式随曝光时间的变化关系.

为了克服和纠正体全息存储系统中大量的随机错误和突发错误,数据在按"页面"为单位存入系统时,通常采用纠错编码、交错和调制相结合的编码方式来进行信息组页.文中提出了一种二维交错技术用于克服数据"页面"存在的突发错误,以提高纠错编码的纠错能力,并通过FPGA实现了块交错RS(255,223)编码码字在数据"页面"中的均匀分布.

在自行研制的负电子亲和势光电阴极性能评估实验系统上,首次利用动态光谱响应技术和变角X射线光电子能谱(XPS)表面分析技术研究了GaAs光电阴极的(Cs,O)激活工艺.获得了首次导Cs、(Cs,O)导入以及(Cs,O)循环的优化激活条件.XPS分析给出GaAs(Cs,O)的最佳激活层厚度为0.82 nm,首次导Cs达到峰值光电发射时的Cs覆盖率为0.71个单层.在优化激活条件下,可以在国产反射式GaAs上获得1025 μA/lm的积分灵敏度.

从理论上以光学系统的MTF的评价方法分析了不同条件下各种因素对CCD调制传递函数的影响,模拟结果显示了各种因素影响的不同程度;同时给出了一组实际的测量结果来证明CCD的性能对其调制传递函数的影响.

介绍了用于波分复用系统的多峰干涉滤光片的设计原理,提出了滤光片透射峰位置的确定方法,讨论了影响滤光片半宽度和截止度的因素,给出了滤光片的膜厚容差分析结果,表明透射率监控标准偏差在＜0.5%范围内,可以得到波形良好的多峰滤光片,最后给出了实验结果.

利用晶体双折射和由散射偏振引起的光学干涉技术,设计出一种高精度光学位移传感器.该传感器采用同轴光学系统,测量精度约为4 μm,测量范围不小于28 mm,且测量时不需要使用相干光源,故结构紧凑、性能稳定.

对光纤光栅温度传感反射波长相对漂移量与温度改变量的非线性问题进行了详细研究.通过对实验曲线的多项式拟合,求出了光纤光栅反射中心波长相对漂移量ΔλC/λC与温度改变量ΔT的解析式,用对比法得到了温度灵敏度系数η表达式.取样计算表明:多项式能更好地反映ΔλC/λC与ΔT的关系,证明了温度灵敏度系数η不是常量,而是随温度增加缓慢增大.

利用飞秒时间分辨光谱技术研究了PSⅡ核心复合物内β-Car分子和Chla分子传递光能到反应中心的时间特性.实验测得,在CP47中的β-Car分子用了150 ps,Chla分子用了15 ps;在CP43中β-Car分子用了160 ps,Chla分子用了20 ps.利用超快光谱动力学实验曲线,理论计算出在核心天线中β-Car分子到Chla 662之间的能量传递速率为1.18×1012s-1,β-Car分子到相邻β-Car分子之间按速率 1.14×1012s-1传递能量.理论研究得出,在核心天线中β-Car分子接收到光能,以Dexter电子交换机制和Frster共振传能机制进行激发能传递,最后由Chla分子把能量传递到反应中心,在CP47中用了139 ps,在CP43中用了152 ps.理论研究表明,在核心天线中,Chla分子接收到光能之后,以随机转移方式将能量迅速传递到反应中心P680,在CP47中用了16.8 ps,在CP43中用了18 ps.理论研究与实验研究基本符合.

采用激励光源为514.5 nm的分幅扫描单光子计数荧光光谱装置对经20℃、42℃和48℃不同温度处理后的反应中心复合物CP47/D1/D2/Cyt b559的荧光光谱特性进行了研究.经解析,获得不同温度处理后,CP47/D1/D2/Cyt b559复合物最大峰值未发生变化,均在682 nm,说明Chla670的能量都由Chla682接收,但损耗愈来愈小,在48℃时,损耗程度最小,而其荧光百分比未发生多大变化.振动副带～700 nm和～740 nm的中心波长都发生蓝移,在不同温度下分别为:20℃ 703 nm,749 nm;42℃ 697 nm,744 nm;48℃ 694 nm,740 nm.因此可以推测温度的升高,影响了CP47/D1/D2/Cyt b559色素蛋白的二级结构以及色素分子的空间位置,使最大峰值处的荧光强度逐渐降低,振动副带逐渐蓝移.42℃的温度已造成影响,48℃影响较大.

针对大尺寸样品的折射率分布测量,引入自动扫描装置和适时数据处理系统,研究出一种高灵敏度的智能化反射法折射率分布测量仪,可进行快速、自动、准确的折射率分布测量.经理论分析和实验研究提出了一套合理的实验数据处理方法.并具体介绍和详尽分析了实验装置,讨论了有关理论和实验误差,给出了消除各种误差的有效方法,最终得出较为理想的实验结果.

采用曲线拟合反演算法来恢复时间分辨系统中的真实光脉冲信号,从中可提取出介质光学参量.在模拟人体组织光学参量的模型介质试验中,利用时间相关的单光子计数系统测量光子的逸出曲线,拟合的结果验证了算法的可行性.

针对目前广泛使用的电子式油气井下压力温度测量系统可靠性低、高温环境漂移大的不足,设计了一种基于非本征型F-P干涉仪(EFPI)和光纤布喇格光栅(FBG)的复合型油气井下压力、温度测量系统,详细说明了其工作原理、传感器组成和信号解调方法,初步试验结果表明,该测量系统不仅克服了电子测量方式的不足,而且具有复用性好、测量精度高等优点.

从多光谱测温的基本原理出发,对瞬时多光谱爆温测量装置的工作原理、系统结构、爆温计算以及测量过程中可能引入的误差和进一步提高测量精度的方法进行了阐述和分析.利用该装置对液体炸药硝基甲烷的爆温进行了实际测量,取得了满意的测量结果,其爆温为3672 K,扩展不确定度为100 K(k＝2),该温度下的光谱发射率为0.69.

向列液晶分子在基片上形成预倾角是液晶分子进行重新排列取向的过程,预倾角的大小会影响与取向相关的向列液晶的弹性变形行为.本文通过设置不同的预倾角,在不同的温度下用激光散射技术测量向列液晶的弛豫系数,从而获得液晶的弹性常量,并研究弹性常量随预倾角的变化规律.研究结果表明,当预倾角小于某一角度,由于向列液晶分子内部排列不规整而无法体现其整体的弹性变形特征;当预倾角达到一定的角度,向列液晶就表现出最大的弹性常量值,液晶特有的弹性变形行为得以充分的体现.

用数值计算法研究了激发对相干态|ζ;m〉＝a+mb+m|ζ〉的等阶Y压缩效应.结果表明:对于态a+mb+m|ζ〉,光场存在着等阶K(＝2,3,4,5,…)次方Y压缩效应,但是随着场模上光子增加数m的增大,等阶K次方Y压缩效应减弱.

在对Lohmann 二型分数傅里叶变换(FRT)和菲涅耳衍射积分进行比较的基础上,给出基于快速傅里叶变换(FFT)求解该分数傅里叶变换和菲涅耳衍射积分的快速算法及算法适用范围.数值模拟实验证明了理论的可靠性和算法的高效性.此快速算法为分数傅里叶变换在工程实际中的进一步广泛应用奠定了基础.

基于阈值的小波域去噪方法的核心是阈值选取,通过最小化一个Bayesian风险函数得到一种自适应阈值,结合线性滤波中具有代表性的Wiener方法,提出了一种新的去噪方法.实验结果表明,该方法能有效地去除图像中的白噪声,同时还能较好地保留图像的边缘信息,其效果优于目前的一些小波阈值去噪方法.

基于部分相干成像和分数傅里叶变换,提出在投影光刻系统中,利用分数域滤波改善光刻图形质量的新方法.理论和模拟分析表明:在曝光成像系统中的适当位置加入分数域滤波器,能增强滤波操作的灵活性和效果,可更有效地改善光刻图形质量,为提高曝光系统的分辨力提供一种新的有效选择.