通过优化放大腔结构参数和采用高光束质量的泵浦激光,依靠放大器腔内各个元件的色散展宽种子脉冲,用钛宝石作为增益介质,在低泵浦能量下,实现了高光束质量,高稳定的中等能量的高重复率飞秒脉冲再生放大.将钛宝石晶体离焦放置,有效的避免了光学损伤.在1.1 mJ的绿光泵浦下,获得了2 ps,120 μJ,重复频率为1 KHz,光谱带宽7.8 nm的放大脉冲,用石英棱镜对压缩可得到130 fs的激光脉冲.

在研究了已有的图像融合方法后,提出基于小波变换和最大似然概率估计(MLE)相综合的融合方法,利用概率估计融合模型,首先对不同的传感器图像进行小波分解,然后对相应的子带求解仿射变换参数,根据Bayes规则进行最大后验概率似然估计,得到估计子带系数,最后通过小波反变换得到融合图像.在仿射变换的假设条件下定义融合规则,更适合传感器图像具有局部相反对比度的情况,采用此方法对航空可见光图像和红外图像进行融合实验,其结果与采用其它方法进行了对比,表明该方法的有效性.

将图像熵和投影特征的概念结合引入到图像匹配中,定义了图像局部投影熵,并提出一种基于局部投影熵的图像匹配方法.基于局部投影熵的图像匹配方法具有较好的抗几何失真能力,并且提高了抗噪能力和在强光照条件下的匹配能力.结合采用分块、序贯检测及分层搜索等技术,进一步减少了计算量,实验结果表明这是一种简单而行之有效的图像匹配方法.

设计了基于小波变换去噪、序列图像配准、正交最小二乘拟合的基于场景的非均匀性校正算法,该算法不仅能适应红外焦平面阵列非(IRFPA)均匀性随时间和环境变化而发生缓慢变化的情况,而且对一般基于场景分析的校正算法中形成的校正虚像也有很好的抑制作用.模拟实验结果验证了其有效性和先进性.

基于对Nd:GdVO4晶体热焦距的测量及其1.06
μm激光基本性能,用三镜折叠腔研究了半导体激光器(LD)泵浦的Nd:GdVO4/KTP晶体的内腔倍频性质.当用从直径为200
μm的单光纤输出的低功率的半导体激光泵浦时,绿光的阈值是26 mW,光光转换效率为17.3%.当用从直径为1.55
mm的光纤束输出的高功率的半导体激光泵浦时,绿光的阈值是200 mW,光光转换效率为19.35%.

利用全量子理论,在相互作用绘景中研究了两个耦合二能级原子与单模压缩相干态光场相互作用系统粒子布居几率的时间演化规律;分别讨论了光场的相干振幅分量模平方|α|2、光场的压缩因子γ、原子间的耦合系数g和原子-场的耦合系数λ对系统粒子布居几率的影响.

研究了双模压缩真空场与Λ型三能级原子非共振相互作用系统中,场模失谐量对原子布居概率和光场的双模互关联函数、二阶相干度的影响.结果表明:失谐量使原子Rabi振荡呈现周期性崩塌与复苏现象;当光场初始压缩因子r较小时,失谐量将削弱光子的反聚束效应;当r较大时,失谐量又将增强光场两模相关的稳定性.

提出了利用量子态腔场与原子的喇曼相互作用制备纠缠压缩真空态的方案.在该方案中,一个初始制备在基态的原子被依次送入几个初始制备在压缩真空态的微腔中.通过控制原子的运行速度,使原子与每一个腔具有相同的相互作用时间.当原子与腔场发生相互作用,原子与腔场产生纠缠之后,进行原子的测量.当原子被测量处于基态或激发态时,按照量子力学波包塌缩原理,腔场态将塌缩到相应的纠缠压缩真空态.对纠缠压缩真空态的纠缠性质也进行了简略的讨论.

对新合成的固体化合物硝酸咪唑铕以及对应稀土盐的OPO激光激发光谱进行了测试,观察到在593 nm处有较弱的荧光发射而在616 nm处有较强的荧光发射,并且稀土配合物的相对荧光强度比稀土盐的相应位置的荧光强度强,分析了配合物的这种光谱特性,讨论了配体对配合物光谱的影响.此外还测试了配合物的水溶液UV/VIS光谱.

光子晶体光纤也称多空光纤,其光纤截面中心缺陷为光纤芯区,而包层是由具有规则分布的空气孔排列成三角形或六角形蜂房的微结构组成.光子晶体光纤的传输机理与传统光纤有着本质上的差别,因而在许多领域得到了广泛的应用

采用多模大功率972 nm半导体激光器泵浦20 m掺Yb双包层光子晶体光纤,详细研究了输出功率与泵浦功率的关系, 获得了1.09 μm,功率为2.2 W的激光输出.

采用光纤反射环镜和双程后向结构,得到了最大输出功率30.6 mW、光光转换效率42.0%的大功率、高效率全光纤掺铒超荧光光源(SFS).利用串接光纤光栅(FBG)和光纤型F-P腔,对其进行光谱分割,得到了稳定的多波长输出.实验结果和探讨对光谱分割多波长光源的研制具有指导意义.

为了对成像激光雷达系统进行性能分析,建立了成像激光雷达系统的数值仿真模型.模型以激光雷达原理为基础,考虑了激光雷达距离方程、噪声模型、接收信噪比、成像模型等模块,寻找不同环境与各模型参数的对应关系,以此预测环境对激光雷达系统性能的影响.根据模型,编制计算机仿真软件进行雷达系统模拟,结果表明,数值仿真有助于实验系统的方案设计和性能改进.

基于光纤耦合反射式光束偏转法,提出了一种可用于瞬态力学量测试的光学传感器,并详细给出了该测试机理.采用该传感器,在靶材对心处实时检测到由于空泡在固体靶材附近溃灭时射流冲击力引起的靶材瞬态微小变形.通过对该传感器定标可以进一步得到作用冲击力大小.这种传感器的应用将有助于了解激光诱导产生空泡射流运动特性及其对靶材的损伤机制.

提出了一种适用于建筑结构传感的光纤光栅传感器.用细的不锈钢管匹配叠套方式保护光纤光栅,它能与建筑结构有很好的融合.这样的传感器对应力和温度响应具有良好的线性关系,其线性拟合度达0.9996和0.9985. 分段封装光纤光栅使之具有双反射峰,通过测量两反射峰的漂移能够消除温度交扰效应.

设计了可检测十二指肠胃返流的光纤传感器,该传感器由470
nm的信号光、595 nm参考光和光纤束构成,主要检测十二指肠返流物中的胆红素在470
nm与595 nm的吸光度,本文还对影响传感器检测的因素,诸如波长、pH、胃液中悬浮颗粒造成的散射作用以及其他的因素,做了详细评价.传感器可以达到10
mg/dl优良的动态响应范围,离体实验结果表明,该传感器可以作为临床动态检测手段.

给出了一种新颖的二维强度调制反射式光纤传感探头.导出了二维传感探头的调制函数.给出了特性调制曲线.设计并实现了5光纤传感探头.获得了与理论符合较好的实验结果.

利用多个激光晶体串接方式可以提高固体激光器的输出功率.发展双Nd:YVO4晶体激光器,将晶体的端面镀膜作为谐振腔的端面镜,构成了平行平面谐振腔.对平行平面谐振腔的等效腔进行了理论分析,结果表明激光晶体吸收泵浦光产生的热透镜效应对保持腔的稳定性起到了重要的作用.在国内首次进行了双端泵浦双Nd: YVO4激光器的实验研究,在抽运功率为 20.74 W时获得了11 W的1064 nm TEM00模激光输出,其光-光转化效率约为53%.并且对于不同掺杂浓度下的实验结果进行了讨论.

分析了聚合物受辐照后发生物理化学变化的机理,实验研究了聚苯乙烯(PS)、聚碳酸脂(PC)、聚甲级丙烯酸甲脂(PMMA)三种聚合物光纤在不同辐照剂量下光传输性能的变化以及其恢复特性.在各种辐照剂量下,光透过率有不同程度的下降,经过一段时间后也有不同程度的回复,并且恢复主要发生在停止辐照后的较短时间内.在102
Gy以下,辐照造成的光损伤经过一段时间基本可以恢复,在更高剂量的辐照下(超过5*103
Gy),辐照对光纤造成了永久损伤,经过很长时间也只能恢复一部分.实验结果表明,PS光纤的抗辐照特性最好,PC光纤优于PMMA光纤.

采用半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)的分段模型,对基于SOA光纤环镜的非归零 (Non-Return-to-Zero, NRZ)信号时钟分量提取进行了数值模拟.SOA光纤环镜可以将NRZ信号转化为包含其时钟分量的伪归零(Pseudo-Return-to-Zero, PRZ)信号.给出了2.5 Gb/s下的模拟计算结果,并与实验结果进行了比较,进一步给出了10 Gb/s下的模拟计算结果.

本文采用了M/G/1/K排队模型对Darwin标准草案中建议的弹性分组环网的分组传输延时进行了性能分析,结果表明不同优先级的业务等待延时不同,高优先级分组在网络中传输延时最低,中优先级分组的延时仅略低于低优先级分组,当网络规模增加时,这种差距逐渐减小甚至可以忽略;并且从理论上推导出网络最大吞吐量,这对于制定相关标准、设计和规划实用网络具有重要指导作用.

为研究电吸收调制器(EAM)产生超短光脉冲的性能,在考虑电吸收调制器频率响应的基础上,通过数值模拟和实验研究的方法,从理论和实验上研究了基于国产单个和级联电吸收调制器的超短光脉冲产生,实验和理论相符.基于单EAM可以产生占空比近12%的短脉冲,级联EAM可产生占空比为8%的短脉冲.

利用啁啾光纤光栅结合长周期光纤光栅边沿线性滤波技术,提出了一种新颖的光纤光栅传感解调方法,并实现了在传感波长变化5 nm范围内的波长解调.采用了全光纤结构,无需机械部件调谐,可大大提高光纤传感系统的解调速度及稳定性.

为了获得低温下PSⅡ颗粒复合物色素分子间的能量传递信息,运用荧光激发谱及荧光发射谱对273 K温度时不同波长光激发下菠菜的PSⅡ颗粒复合物的荧光光谱特性进行了研究,分析得出荧光强度的大小与激发光的波长有关,在实验所采用的激发波长中,436 nm的光激发产生的荧光强度最大,520 nm的最小.在能量传递过程中Chl a分子的荧光效率最高,Chl b分子次之.结合吸收谱分析还发现在PSⅡ颗粒复合物中至少存在四种具特征吸收的Chl分子: Chl a661660,Chl a/b672669,670,Chl a682680,Chl a690687.对436 nm光激发所得到的荧光发射谱进一步经高斯解析后得到五个光谱组分:661 nm,672 nm,682 nm,690 nm,730 nm,所占的比例分别为4.75%,9.89%,43.18%,22.08%,20.10%.

采用稳态荧光光谱技术在低温83 K下用波长为436 nm和507 nm的连续光激发对LHCⅡ进行研究,得到两种波长光激发下LHCⅡ的荧光光谱,并采用高斯组分光谱解析的方法,分别解析出四个谱带,结合吸收光谱和发射光谱分析,认为各自其中两个反映了两种光谱特性:Chl a683.6680/681、Chl a694.0690.0和Chl a/b671.4670.0和Chl a683.8680/681,其余两个长波长组分可能是Chl a分子主发射峰的振动副带.另外还将两种波长光激发下得到的荧光光谱特性做了比较,436 nm光激发下LHCⅡ发出的荧光强度要高于507 nm光的激发,这是由于接收436 nm光的Chl a分子数目多于接收507 nm光的类胡萝卜素分子,且436 nm下Chl a的吸收率也大于507 nm下类胡萝卜素的.从峰值上看,436 nm较507 nm光激励下的荧光光谱峰值产生红移,表明在不同波长光激励下,色素分子之间的能量传递途径是不同的.

通过多重散射方法数值模拟研究和实验测量表明利用二维光子晶体可以提高波的耦合效率.研究发现,高的波耦合效率通常发生在光子禁带的边沿和其它非禁带区的某些频率处.当光子晶体的晶格常数接近于所传输的波的波长时,会出现很高耦合效率的共振耦合现象.利用二维光子晶体的情况下的波耦合效率最高可以达到不利用二维光子晶体时的1.89倍.这种现象在光集成器件中尤其有用.

弯晶谱仪是激光等离子体软X射线的有效诊断工具,KAP是弯晶谱仪的分光晶体之一.利用原子散射因子和结构因子分量,以及镶嵌晶体模型计算KAP的积分反射率,表明KAP的积分反射率与波长有关,先随波长增大而减小,后随波长增大而增大.此外,还计算了KAP的峰值反射率、半最大值宽度、能量宽度和能量分辨率,表明峰值反射率和能量分辨率随波长增大而减小.

报道了采用复合Nd:YAG晶体,LBO腔内倍频,简单的平凹谐振腔结构实现大功率LDA泵浦条件下高效率蓝光激光器.利用大功率泵浦情况下晶体的热透镜效应实现最优模式匹配,在可吸收泵浦功率为15.09 W时,激光器的473 nm蓝光功率输出达600 mW,光-光转化效率达3.98%.

设计了连续浮雕衍射微透镜和与其等效的二元亚波长衍射微透镜,采用旋转体时域有限差分法对通过计算机辅助设计出的元件进行了严格的矢量分析,给出了各元件在焦平面的场强分布.分析结果表明,本文设计的二元亚波长微透镜对连续浮雕微透镜有很好的等效效果;填充因子的脉冲宽度调制法要优于填充因子的线性近似法;制作相对误差不大时深度误差和宽度误差对微透镜聚光能力的影响不大.

提出用模拟退火-体迭代混合算法(SA-BIWP)设计二元光学元件(Binary Optical Element-BOE),实现了将入射平面波整形为圆环光束输出,并使该圆环光束在沿轴向一定距离的范围内保持光强分布不变.模拟计算表明,该混合算法对设计控制波前在三维空间传播的BOE具有良好的通用性.

提出了利用相位跟踪法测量薄膜厚度分布的新方法,介绍了测量系统各部分的结构,给出了测量结果.实验表明,对于硅片上的PbTiO3薄膜,测试误差小于7
nm.

将频域分析法与网格法相结合,研究了网格频域分析法对位移的测量问题,该方法可以对网格图象中的位移场等变形信息进行全场、快速、自动处理,同时还可以实现位移场的分离.文中介绍了网格频域分析法原理,最后用计算机进行了数字仿真,并且进行了实验测试,结果表明该方法是可行的.

提出一种用于矢量图形的数字水印方法.该方法将矢量图形中图元的顶点坐标有顺序地排成一维序列,通过离散小波变换将序列分解成不同空间和频率上的复值系数,并根据水印的大小与小波系数之间的关系把水印嵌入到小波系数的幅值中,系数的相位不变.该算法在提取水印时不需要原始矢量图形.实验证明该算法具有良好的不可见性和较强的鲁棒性.