提出在光纤放大器中,使用光纤布喇格光栅作为泵浦光反射镜,所需的双包层光纤可以缩短,同时至少保持了与没有光纤布喇格光栅作为反射镜时光纤放大器相同的性能.基于速率及传输方程,对使用和不使用光纤布喇格光栅的铒、镱共掺双包层光纤放大器的性能进行了数值模拟.结果?砻?使用光纤布喇格光栅作为反射镜时光纤放大器可以获得与无光栅时相同的输出功率,但仅仅需要后者长度一半的光纤,无论是前向泵浦还是后向泵浦.对后向泵浦方式并使用光纤布喇格光栅作为反射镜,可获得最高的输出功率及光增益,同时使用了较短的光纤.

报道了采用环形腔结构,使用偏振敏感的光隔离器构成掺Yb3+光纤激光器激光输出特性研究结果.用976 nm半导体激光器作为泵浦激光,获得了2.35 mW的最大输出功率,激光的中心波长为1.0537 μm,泵浦阈值功率为42 mW.在改变腔内偏振控制器的状态时,激光器的输出波长移动到1.066 μm.在时域,实验观测到掺Yb3+环形激光器的自脉动信号输出.

基于激光谐振腔的理想开腔模型及其在空间频率域的相干模式理论,通过数值模拟分析了光腔内光场空间相干性的演化规律.以强度均匀的非相干光束为例,考虑了一系列硬边光阑的衍射效应对腔内光场相干性演化的影响,再现了腔内光场空间相干性的演化过程.数值计算结果表明:空间相干性随光场在腔内振荡次数的增加逐渐趋于完全相干,但对不同的光腔参量(如腔镜结构和腔镜面度),空间相干性在腔内的演化规律有很大的区别.

依据二能级速率方程和光传输方程,理论计算了Er3+光纤放大器中Er3+光纤的最佳长度Lc.以全光纤飞秒激光器输出的孤子脉冲作为种子源,以理论值Lc作为实际采用的光纤长度,实验测量了Er3+光纤放大器在同向泵浦和反向泵浦下信号光的输出功率,得到同向泵浦的增益为20.0 dB,反向泵浦的增益为20.2 dB.同时测量了脉冲宽度随泵浦功率的变化,实验结果表明,随着泵浦功率的增大,输出光脉冲的宽度的压缩效应经历逐渐增强后逐渐减弱的过程.在同向泵浦方式下,可以得到更短的输出脉宽,其最短脉冲宽度为260 fs.

通过分析AWG中心波导倾角特性,优化焦点间距,提出了两个结构约束方程,得出了结构紧凑的AWG设计方法.根据这一方法,可以由一定损耗条件下的最小弯曲半径和接口参数-接口处输入/输出波导间距和最短直波导长度,优化并完全确定其它结构参数,从而得到最小面积的AWG波导结构.最后给出了优化设计实例.

在Ce∶ KNSBN光折变类光纤晶体中,用不同偏振的读出光控制衍射光强的大小从而实现光折变光开关的开-关功能.实验结果表明e光读出时的光栅衍射效率是o光读出的310倍,而且衍射效率比不随写入光光强比的变化而变化.与块状晶体做了比较,并用理论进行了分析,在光折变类光纤中的衍射效率比是块状晶体的10倍,光折变类光纤晶体有着更好的光开关性能.

将各向异性理想匹配层(APML)吸收边界条件用于平面光波导结构的时域有限差分法(FDTD)分析中,导出了APML媒质中适用于角域和边缘的通用差分方程,并对平行介质带定向耦合器进行了数值模拟和验证,所得数值解与解析解非常一致.该方法可用于任意复杂结构的平面光波导的计算机辅助设计与分析.

对用于制作光纤光栅的Talbot干涉仪进行了分析.当考虑准分子激光器的空间相干性和时间相干性时,几何光学中的光线法并不能给出Talbot干涉仪干涉场的真实强度分布情况,而通过光的电磁理论,则可以提供对干涉场的详细?枋?基于电磁理论,建立了一个Talbot干涉仪干涉场计算模型,并首次将Talbot干涉仪的反射镜转角作为模型计算参数加以考虑,随后进行了一系列的计算.计算结果显示了干涉场的分布,同时表明空间相干性对Talbot干涉仪的近场干涉和远场干涉影响都很大,其中远场干涉对空间相干性的要求更严格,且对于远场干涉,反射镜转角的影响不可忽视.

报道了一种新颖的光纤Bragg光栅压力传感装置,提出并实现了利用光纤Bragg光栅反射波带宽展宽实现压力传感的新方法.利用压力作用下双孔悬臂梁非均匀应变带动光栅使Bragg反射波漂移的同时带宽展宽,实现压力传感.在0～23.5 N的测量范围内,基于光谱分析仪0.05 nm的光谱分辨率,压力分辨率为0.54 N,带宽最大展宽量2.14 nm,压力响应曲线具有良好的线性.多次测量表明:展宽波型稳定,重复性好.

介绍了一种新型剪刀形封装装置,并利用其进行了光纤布拉格光栅的温度补偿实验.这种封装结构保持了光纤光栅体积小的优点,同时无需给光纤光栅施加预应力;封装后不产生啁啾,并可与压电陶瓷结合,扩展光纤光栅布喇格波长的调谐范围;应变量的调节只跟金属丝有关,与支架的材料无关,从而大大简化了设计.在-30℃～80℃温区,温度灵敏度降低10倍以上,达到0.001 nm/℃,符合光纤通信要求.

基于非傍轴标量光束的传播理论和横截面上光强的精确描述,分析了光纤端面衍射场光束特征参数的解析表达式,并与傍轴近似条件下的结论进行了比较.证明了傍轴近似对于弱导光纤的合理性,但是随着光纤相对折射率差Δ增大,傍轴近似由于忽略了衍射角度,远场发散角角半径和M2因子比考虑衍射角度时偏小.最后提出了一种可行的实验测量光束参数的方法,这种方法没有忽略衍射角度影响,从理论上说,比傍轴近似更为客观可靠.

研究了变迹线性啁啾双光纤光栅的群时延特性及其在高次色散补偿中的应用.分析表明,群时延特性与周期差ΔΛ和不同的啁啾参量C有很大的关系.研究结果表明啁啾双光纤光栅在高次色散补偿和光纤CDMA中有应用价值.

采用溶胶-凝胶法在Si(100)基片上制备出择优取向的MgO薄膜,随后在其上生长出具有择优取向的铌酸锶钡铁电薄膜.实验发现,MgO缓冲层的应用可以大大提高SBN薄膜的择优取向性能.同时,用五层对称理想波导耦合模理论,以SBN为波导层,分析了波导损耗与厚度的关系.通过对计算出的理想结果与实际相结合,以及对SBN在生长过程工艺与损耗关系的研究,制备出高质量、低损耗的SBN薄膜,为其在电光波导调制器等微系统中的应用打下良好的??

提出了一个用于16通道波导光学相控阵光偏转器的驱动系统,
其中电压调节控制单元用一个现场可编程门阵列(FPGA)芯片实现.这个系统可使该OPABD的光束扫描速率达到580
kHz以上, 远远高于基于微控制器的驱动系统所能达到的水平.

通过分析载流子在发光二极管(LED)双异质结中的输运情况,得到了在不同的P型掺杂程度下,限制层Al组分与LED发光效率的关系,从而可以探索P型掺杂与Al组分对发光效率影响的规律,得到的结论对于LED的器件结构设计以及MOCVD材料生长有一定的指导意义.

根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统.根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益,进而获得PMT的期望控制电压.一个12位数模转换器产生期望控制电压,自动控制PMT电流增益的调节,控制电压精度高达2 mV.实验结果表明,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节,并具有稳定性高、抗干扰能力强的特点.

光锥与CCD的耦合技术是研制ICCD图像传感器的关键技术,本文主要从理论上分析并讨论了光锥与CCD耦合器件的耦合效率及其影响因素,进一步分析讨论了耦合效率对耦合器件信噪比的影响.证明了光锥与CCD的耦合效率不仅降低ICCD探测效率而且降低ICCD信噪比,并提出了提高光锥与CCD耦合效率的方法和途径.

采用非抛物性能带模型,对6H-SiC高场电子输运特性进行了多粒子蒙特卡罗(Ensemble Monte Carlo)研究.研究表明:温度为296 K时,电子横向漂移速度在电场为2.0×104 V/cm处偏离线性区,5.0×105 V/cm处达到饱和.由EMC方法得到的电子横向饱和漂移速度为1.95×107 cm/s,纵向为6.0×106 cm/s,各向异性较为显著.当电场小于1.0×106 V/cm时,碰撞电离效应对高场电子漂移速度影响较小.另一方面,高场下电子平均能量的各向异性非常明显.电场大于2.0×105 V/cm时,极化光学声子散射对电?雍嵯蚰芰砍墼ナ奔溆跋旖洗?当电场一定时,c轴方向的电子碰撞电离率随着温度的上升而增大.对非稳态高场输运特性的分析表明:阶跃电场强度为1.0×106 V/cm时,电子横向瞬态速度峰值接近3.0×107 cm/s,反应时间仅为百分之几皮秒量级.

为了研究光纤通信中的偏振模色散(PMD)及其对高速光通信系统的影响和补偿技术,研制了一种可编程控制的PMD模拟器,它由6组双折射晶体和磁光晶体组成,群时延差(DGD)变化范围为±(0.3～35) ps,可设为不同平均值的Maxwell统计分布随机变化,也可以设为其它要求的数学分布.实验证明,该模拟器测量值与理论符合得很好,且具有较高的重复性和稳定性,响应时间小于1 ms.这种模拟器可用于10 Gb/s和40 Gb/s光传输系统PMD问题的研究.

提出了采用光纤法-玻滤波器与电吸收调制器实现频域幅度编解码的频分信道双极性OCDMA系统方案.推导了系统模型理论公式,分析了系统信噪比对接收端探测误差、不同编解码系统和传输信道对系统性能的影响.仿真结果表明:比较高的信噪比有利提高接收端探测效果;系统容纳用户能力增强;系统有良好的相关特性;20 km的SMF搭配300 m的DCF传输系统明显优于20 Km的DSF传输系统.

从光纤的琼斯矩阵模型出发,利用蒙特-卡洛方法对偏振模色散模拟器的统计特性进行了研究.研究结果表明:随着组成模拟器的保偏光纤的段数增加,一阶和二阶偏振模色散的统计分布越接近于理论拟合曲线.比较了两种不同模拟器的组成方法,得到的结果将对模拟器的设计具有实际的指导作用.

通过分析可知,转镜的晃动不影响干涉图的调制度,但会带来干涉图周期的变化.通过研究晃动带来干涉图的周期变化,可找到晃动的容限.结果表明:转镜式干涉光谱仪对转镜的晃动不敏感.用同样的方法可以确定转镜转速误差的容限,转镜对转速稳定性有着较高的要求.转镜式干涉光谱仪中的反射镜不是动件,安装时的倾斜对干涉图的调制度和相位都有影响,通过计算,这种影响可得到反射镜的倾斜容限.结果表明,转镜式干涉光谱仪对反射镜的安装准确度有很高的要求.

设计了一个折/衍混合多色调焦系统,可用于哈特曼波前传感器测量不同波长下人眼的波像差.系统由两片折射透镜和一个二元衍射面构成,焦距调整范围为-200～200 mm.系统性能达到衍射受限,在0.488～0.655 μm波长范围内,焦点色位移小于3 μm.整个系统结构简单、紧凑,同哈特曼波前传感器相匹配,可用于普通人群眼波像差的测量.

对双透镜无光焦度校正板和单一反射镜组成的光学系统进行了研究,利用三级像差理论分析了消像差条件,并得出了一组被证明是正确的公式.根据该公式可以求出光学系统的初始结构参量.对于在球面镜反射系统中,基于像差特性分析,得出了系统的最佳结构和双透镜无光焦度校正板中单透镜光焦度的最佳选择.

给出了平显用全息组合镜的衍射效率、水平选择角和带宽的实验测量结果,并运用耦合波理论进行了分析.测试结果表明,DCG是一种制作体积全息图的优良材料,由其制作的全息组合镜具有优良的透过率和衍射特性.

基于两步同轴相移数字全息,首先从理论上分析了记录时不同相移角的选取及相移误差对再现像的影响,并给出了一种利用再现像所有抽样点的强度偏差之和作为评价标准,通过逐步改变理论设定相移角值来寻找实际相移角的相移误差消除新方法;其次对二步相移数字全息中记录时参考光波最佳相移角的选取作了计算机模拟,发现只有将参考光波的相移角选择在一定范围内,再现像的噪声较小;最后利用计算机模拟了相移误差消除,验证了所提方?ǖ目尚行?

系统分析了掺铜钾钠铌酸锶钡(KNSBN∶ Cu)晶体中全息光栅的读取过程,发现全息光栅读取时间的长短与读取光的强度以及样品的温度有关,实验表明,温度为50℃读取时间约为95℃时的2倍;读取光强为1.8 mW时的读取时间为38 mW时的6倍,而且在实验范围内,读取时间和写入时间近似为线性关系.

利用坡印亭矢量,研究了相干性为各向异性的非相干矢量光束在自由空间的传输特性,得到了光束横截面上能量分布及演化,导出了角偏振光束中心出现能量峰值的条件,详细分析了相干性对偶极子光束能量旁瓣的影响,并发现各向异性的偶极子光束具有三种不同的演化形式,得到了具体判据.

从光的电磁理论出发导出了光在一维周期介质中的特性矩阵的表达式. 运用特性矩阵方法对光在周期介质中的色散关系、光子带隙、反射率光谱等特性进行了数值模拟和理论分析,在此基础上还讨论了与光子带隙相应的反常折射率.

研究了利用镀膜硅微机械悬臂梁红外辐射热挠曲实现红外辐射探测的技术,建立了镀膜双层硅微悬臂梁红外辐射热挠曲的理论模型.并利用镀有二氧化硅膜层的硅微悬臂梁,在硅微悬臂梁根部制作热挠曲检测压敏电阻,用实验方法测试了硅微悬臂梁对红外辐射的响应规律,结果表明该镀膜硅微悬臂梁对顶端辐射激励的1.5 μm红外光的响应灵敏度可达 2.39 μV/mW.用计算机优化方法得到了硅微机械悬臂梁的最佳镀膜厚度比的规律,为进一步提高硅微悬臂梁红外探测的灵敏度提供了设计依据.

介绍了超音速机载红外测量吊舱系统(以下简称红外测量吊舱)中红外探测器的选型,以及在测量目标机亚音速飞行时飞机尾喷口及飞机尾焰的电视和红外热图,并对跟踪空中飞行目标所采集到的红外尾焰热图作了细致的分析和计算,从而为空中目标的红外特性检测分析、研究提供了有效的数据积累.

在传统分块分割再合并阈值法的基础上,引入图像区域合并的思想,以邻近区域阈值相似性作为判断区域合并的依据,借助人机交互式系统,运用待识别目标灰度与完成区域合并的阈值作加权,消除区域灰度不连续,实现目标与背景的有效分离,减少算法的运算量,提高目标识别精度.实验证明,该算法实现简单且行之有效.

报道了温差水热法生长的祖母绿激光晶体(Cr3+∶ Be3Al2Si6O18)的光学参量特点.通过对祖母绿晶体的吸收光谱和荧光光谱的测量,计算了晶体场强度Dq、Racah参量B和C, Dq/B≈2.3,说明了祖母绿晶体中的Cr3+离子处于中等晶场.室温下的荧光光谱特点显示4T2→4A2的跃迁为700～840 nm的宽带辐射跃迁.此外该晶体的有效声子能量(h-)ω=409.6 cm-1,Huang-Rhys因子S=3.5较小,说明祖母绿的电-声子耦合作用较弱.