报道了一种半导体二极管(LD)抽运Nd:Gd1-xYxVO4晶体,采用简单、结构紧凑的平-平腔设计,实现了1.06 μm连续波激光输出,在8 W的注入功率下,获得3.25 W的1.06 μm连续波激光输出,光-光转换效率为41%,斜效率为45%.KTP腔内倍频实现了稳定的连续波532 nm绿光激光运转,当注入功率为8 W时,单向获得了621 mW的单模绿光输出.

采用多模大功率980nm半导体激光器泵浦20m 掺Yb双包层光子晶体光纤, 获得了1.09 μm,功率为15 W的激光输出.详细研究了输出功率与泵浦功率的关系.

基于有限差分方法,提出了一种新的PSD RC网络传输线模型模拟算法.利用该算法,得到了一维PSD在不同光信号激励下,从开始响应到进入稳态后的各个阶段的精确数值解.揭示了PSD电极对不同照射点的起始响应时间的差异正相关于光入射点与PSD几何中心之间的距离.在高速瞬态探测时,PSD器件参数限制了激励光脉冲信号的频率,其最高调制速率为1/(3.75Tc).模拟计算结果证明了PSD稳态位置响应结果与入射光类型和时间无关.

分析了旋转线性光栅法对准光轴与旋转机械轴中心的理论准确度,实验研究了极坐标激光直写系统的原点定位.在极坐标激光直写系统下进行了圆环线条写入实验,得出了原点定位的准确度,原点定位准确度优于0.5 μm,实验与理论定位准确度基本一致.

利用三根光纤以正三角形的方式组合在一起,实现了三光纤Moiré干涉,建立了纤端出射场干涉模型,并进行了理论计算.实验结果与理论计算结果符合较好.为光纤莫尔传感技术的应用和发展提供了理论和实验依据.

不同的金属传感层对光纤SPR传感器的特性有着重要的影响.根据该传感器的理论公式,计算了金膜、银膜传感器的输出光谱,并与实验结果进行了比较.结果表明,银膜光纤SPR传感器的理论输出光谱和实验检测光谱吻合很好,而金膜吻合较差.分析了出现这种偏差的原因.

设计了一种利用对称反转连接的双弹簧管作为差动压力传感元件,进行差动压力测量的光纤传感器.这种光纤传感器是在通用光纤传感设计实验系统的基础上,利用三光纤反射调制技术,实现光源强度的变化和光纤中光功率损耗的变化以及反射率的变化自动补偿的.理论上,分析了这种反转对称差压传感弹性元件在使用过程的优点,给出了三光纤补偿理论分析方法.实验上,获得了该光纤差压传感器的线性输出测试结果.

利用皮秒激光光源,采用z扫描技术研究了一种新型金属有机化合物的三阶非线性光学性质以及光限幅特性.z扫描研究结果表明,这种化合物在1064 nm波长激光激发下的三阶非线性极化率χ(3)为3.8×10-14 esu,并且存在双光子吸收.光限幅实验结果显示双光子吸收和非线性折射两种不同机制决定了该化合物的光限幅特性.

首先采用光参量振荡的机理研究了THz波在准相位匹配媒质周期极化铌酸锂晶体中同向传播与反向传播情况下,以及THz波从晶体表面辐射产生的特性;其次研究了THz波的温度调谐特性、极化反转光栅周期调谐以及改变入射泵浦光与光栅波矢夹角的调谐特性;然后分析了THz波谱宽特性,给出解析表达式,并与实验结果进行了比较,证明理论分析结果与Y.S.Lee等人所给出的实验结果符合很好;最后分析了THz波的稳定性与温度、光栅周期、泵浦入射角以及辐射角的关系.

从生物芯片荧光信号检测系统结构出发,分析了荧光信号强度与激发光光学系统特性,荧光收集光学系统特性及构成系统的各元件的参量间的关系.建立了荧光信号强度与检测系统中各参量间的表达式,以及对系统灵敏度进行了分析.建立了系统最少可检测的荧光分子数与各参量的函数关系,并对所设计的悬浮生物芯片检测装置的系统灵敏度进行了估算,其灵敏度在曝光时间为1 s时可达7.9个荧光分子/μm2.

提出利用超薄有源层制备高性能谐振腔增强型(RCE)半导体电吸收调制器件的可能性,并与波导型器件进行性能对比;对透射和反射两种类型器件优化分析了器件结构,进行了性能比较,结果表明:在插入损耗相当的情况下,反射式器件具有更高的调制对比度.

介绍了一种基于光热光偏转检测技术的原理,可以检测金属材料次表面缺陷空间分布的激光热波探测系统.该系统具有结构紧凑,调试简便,运行稳定,测试结果可靠的特点,它用半导体激光作泵浦光源和探测光源,采用电源调制的方式对泵浦光束进行调制,有频率稳定、噪音小的优点,同时系统可以用低压直流电源供电,为仪器化和便携化研究创造了条件.利用该系统对金属铝片次表面不同深度的凹槽作了检测,得到了与实际样品一致的检测结果.

物体三维形貌测量中常用的光切法的主要优点是易于实现扫描测量大型物体表面,缺点是光刀中心位置难以精确确定;相移法的主要优点是可以用较宽的光栅提高测量的灵敏度与准确度,具有测量速度快和较好的抗静态噪声的能力,缺点是当待测范围较大时,采集图像的像差较大,不利于大型物面的测量.将这两种方法有机地结合起来,取长补短,提出了一种扫描相移法.实验结果表明,这个方法不但适用于长形大物面的形貌检测,而且又大大地减少了图像采集系统畸变误差的影响,从而提高了检测准确度.

针对基于Ronchi光栅Talbot效应的长焦距测量方法,分析了利用傅里叶变换求取莫尔条纹角度的准确度限制,提出了通过傅里叶变换的多次迭代逼近来提高角度计量准确度,从而提高长焦距测量准确度的方法,并在此基础上分析了这种方法的准确度极限.

用时域有限差分方法计算了一种类分形结构光子晶体的能带.数值计算结果表明,这种结构的光子晶体在介质柱、空气背景的情况下具有不完全带隙.而且,其能带结构随着级数的增大在整体地趋向于低频的同时,能带结构也趋于稳定.

分析了一维光子晶体中产生反常折射的原因,根据波向量图对光在其中传播的方式做了定性的分析.根据一维光子晶体中具有波频率与波向量之间明确解析表达式的特点,指出利用此关系式能方便地对光在其中的传播方式进行深入的分析.利用这种方法,文中分析了光在其中传播的一些性质.指出光的偏移性质与角度和频率密切相关.

实验研究了泵浦光斩波、斩波占空比、斩波频率对两波耦合过程及光扇噪声的影响,结果说明斩波调制抑制了光扇噪声,Ce:KNSBN晶体体全息存储再现图像质量得到明显改善.

利用基于图像处理的微分梯度方法预先对数字全息图进行空间域的图像增强操作,可以达到消除全息再现时的零级衍射干扰的目的.它无需其它辅助设备或多次全息记录,是一种方便简洁的处理方法.在理论分析和数字再现结果中都表明,该方法不仅能够有效地消除零级衍射像,同时对于真实像的再现质量有着显著提高.

在目标测量时所获得的图像序列中,如何定位目标关键帧(最有利于目标测量的图像)的位置,对目标识别的效率和测量设备的性能有着显著的影响针对具有复杂特性的目标图像序列,提出了一种基于帧间像素灰度差值来定位目标关键帧的快速搜索算法该算法仅仅利用像素灰度值这一最基本的特征,将图像序列中相邻两张图像的同一像素的灰度差值与给定阈值相比较,统计高于阈值的像素个数,再与另一给定阈值相比较,进而确定目标关键帧的位置实验结果表明,该算法对目标大小不同、形状不同,环境不同,信噪比较高的图像序列都具有快速、稳定的搜索效果.

在对小波域中数字水印的嵌入算法研究的基础上,利用混沌序列所特有的不可预测性,将混沌理论引入数字水印的创建中,提出了改进的小波域混沌数字水印算法,并通过仿真实现了利用Logistic映射产生的混沌序列有序的嵌入小波域数字水印的方法,该算法具有密钥唯一性、不可逆性、不可见性、鲁棒性等特点.实验证明该算法具有很好的视觉效果,是一种实际可行的数字水印算法.

对于光纤锥耦合的CCD相机中存在的响应非均性问题进行了阐述,针对这种类型的系统的平场校正方法进行了仔细的研究,分析了CCD相机输出信号的构成情况,并利用这些方法对实际存在较严重的非均匀问题的图像进行处理,获得了很好的结果,达到了图像精密处理的效果.

TDI CCD器件和亚像元成像技术都是实现相机小型化的有效途经,TDI CCD器件和亚像元成像技术结合应用于小相对孔径光学系统具有重要的应用价值.就成像系统需要满足Nyquist频率处静态传函≥0.2条件对系统进行了分析、讨论,并就设计中引入信噪比指标提出了一点建议.

研究了星载TDICCD的成像机理,着重分析卫星扰动引起TDICCD随机振动,造成图像质量下降,给出了典型的振动传递率和可行的振动抑制方法.为了提高TDICCD减振的能力,对TDICCD实施隔振和阻尼抑振控制技术.同时分析了振动控制的基本原理和设计原则,给出了相关的设计.

根据某空间高分辨率CCD相机的结构设计方案,利用结构设计软件Solidedge建立了次镜支架的结构分析模型,并利用有限元分析软件Vnastran对不同结构和尺寸的次镜支架进行了动力学分析计算,提出了次镜支架的鼓型偏置式四翼梁结构.该结构具有较高一阶谐振频率和良好的机械加工性能,特别适合用于大口径的空间相机中.

研究了光电经纬仪外场星校方法.根据"X型号光电经纬仪"的探测能力建立了星库、星表.讨论了利用拍星数据解算各项误差的方法,并给出了基于视窗的可视化工程应用软件系统.

研制了一种双MCP近贴单幅相机,相机用于软X射线光谱探测采用开放式无窗结构,利用第一块通道板进行选通,有效探测面积Φ26mm相机时间分辨率5ns,静态空间分辨率25lp/mm,动态空间分辨率7lp/mm,控制电路固有延时小于20ns.主要介绍了该相机的结构、工作原理、快门脉冲发生器电路、应用情况及其性能特点.

介绍了新型高速视频图像记录判读系统的特点、组成和功能,并采用了一种改进的自动判读方法.该系统利用集成在高速CMOS摄像机上的存储器记录数字视频序列图像,并利用高速接口下载到计算机移动硬盘或可读写光盘上,以供事后使用判读软件对记录的图像进行分析处理.运用数学形态学图像处理方法滤除二值图像的噪声,较好地实现了清晰提取目标边界的目的.针对自动判读与半自动判读的不同要求,采用不同的细分技术.在现有分辨率的情况下,达到对目标边缘亚像元级定位的目的,显著提高测量准确度.对其他类似系统的研制有一定的借鉴作用.

介绍了深井摄像测井系统的总体结构和工作过程,研究了系统的耐高温、高压,密封防护和视频信号无中继远距离传输等关键技术.现场试验表明该系统总体性能指标达到了设计要求.

讨论了液相型原子力显微镜(AFM)的液相探头、液体池、图像扫描处理软件以及扫描与光电反馈控制电路系统.利用该液相型AFM分别进行了气相和液相环境中的样品表面形貌测量,给出了理想的图像结果.实验表明,该液相型AFM具有优良的液相扫描性能,同时保持了很高的图像分辨率、稳定性和重复性.

基于线性、移不变理论,对射线面阵探测器成像的特性和系统成像所呈现出亮度不均匀的原因进行分析研究.通过分析线性系统成立的假设条件,给出了对实际成像中各像元点阵的偏置、灵敏度进行逐点校正的公式.在实验室,对基于PaxScan2520 面阵探测器的成像系统进行成像校正研究,取得了满意的效果,噪声得到有效的抑制,成像的不一致性得到改善.当检测较厚工件或工件厚度变化较大时,系统成像超出其线性范围,给出了二次校正的方法和公式,也取得了满意的效果.