提出了一个多原子-腔组成的物理系统,并讨论了发生在该系统中量子信息的交换和传递过程,结果发现:由最低两个Fock态|0〉和|1〉任意组成的光量子态腔场,当处于基态的原子以特定的速度通过腔时,原子都能带走腔中的量子态并据为己有;反之,由两能级原子的基态|g〉和激发态|e〉任意组成的量子态,当原子以特定的速度通过处于真空态的腔时,原子都能把携带的量子态释放于腔中,实现了腔-原子之间的信息交换.利用原子能够捡起、释放量子信息这一特点,进一步讨论了把原子作为运输工具实现腔-腔之间异地量子信息传递的物理过程.

对采用环形腔结构,由偏振敏感的光隔离器构成超短脉冲掺Yb3+光纤激光器输出的动力学特性进行了数值模拟.模拟表明:在没有进行色散补偿的掺Yb3+光纤环形激光器中,采用非线性偏振旋转的附加脉冲锁模技术,通过改变偏振控制器的方向,可以使激光器工作在不同的区域.实验用976 nm的半导体激光器作为泵浦源,通过调整偏振控制器,实验观测到掺Yb3+环形激光器工作在稳态和自脉动状态,其脉动的周期由光纤激光器腔长决定.

首次报道了用Ti∶ S激光器及Tm-Ho共掺石英光纤等构成复合腔,通过外腔选频产生波长为820 nm波段高性能单模激光的实验研究,复合腔Ti∶ S激光器的光-光转换效率达15.7%,斜率效率可达17.3%.研究了输出激光功率、输出光谱随泵浦功率、激活光纤长度的变化关系,并对相应结果进行了分析.

对端面泵浦Nd∶ YVO4构成的四镜Z型折叠腔结构进行了理论研究,合理调整谐振腔的参量关系,使谐振腔能够适应不同泵浦功率下激光晶体热焦距的变化,同时所设计的折叠腔还具有腔参量调整灵活等特点.以LBO晶体为倍频晶体,采用Ⅰ类角度调节位相匹配技术,在双端泵浦光功率为26 W时,成功地获得了4 W稳定的连续绿光输出.Nd∶ YVO4/LBO绿光激光器输出为4 W时的稳定性为1.3%,其光-光转换效率达到13%.

连续波激光器系统腔内倍频非线性光学晶体吸收基频光辐射产生谐波的同时,也会在晶体内部产生非均匀温升,引起折射率变化,破坏位相匹配条件,影响激光器谐波转换效率.解决问题的关键是准确得出晶体内部温度场.由于激光器中激光模式和边界条件的复杂性,无法得到温度场的解析解.利用半解析热分析方法得出了晶体工作在TEM00模式下产生的温度场计算公式,分析了对温度场分布的各种影响.所得结果对?ㄇ荒诒镀导す庀低成杓平鸬街傅甲饔?

分析了光纤光栅的选频原理以及光纤光栅基高功率光纤激光器的阈值特性和输出特性.采用紫外写入的光纤光栅做谐振腔,研制了全光纤结构的高功率光纤激光器,泵浦阈值为186 mW,最大输出功率1.78 W,斜率效率59%,实验结果与理论分析基本吻合.

分析了弛豫振荡前上能级Er3+、Yb3+粒子数的变化和弛豫振荡时Er3+上能级粒子数的变化情况以及弛豫振荡时激光功率的变化规律,结果表明:弛豫振荡时的激光峰值功率远大于稳态时的激光功率.

实验研究了近红外飞秒激光脉冲诱导重钡火石玻璃产生的色心、紫外透明和折射率变化,测量了样品在激光辐照前后的吸收光谱和折射率的变化.实验发现色心的产生伴随着折射率的改变,但色心漂白后,折射率的改变依然存在,表明色心与折射率改变的热稳定性不一致,意味着飞秒激光脉冲诱导玻璃折射率变化的机理与色心产生的机理不同.实验还观察到色心区域在紫外产生透明;色心漂白后,紫外透明消失的现象,并阐述了可能的机理和应用.

基于变量脉冲反馈法(VPF)的设计思想,提出了一种控制非线性系统中混沌的新方法--变量变化率脉冲反馈(VRPF)法.将此方法应用到单模激光Haken-Lorenz系统混沌的控制中,计算机模拟结果表明,通过恰当地选择反馈系数和脉冲间隔,可以将系统稳定在1p、2p、3p…2mp、3np以及2mp×3np这样不同的周期轨道,并且获得同一周期轨道的反馈系数和脉冲间隔并不是唯一的.

本文提出了一种在步进啁啾光纤光栅实现OCDMA频阈相位编码的方案,该方案中引入了影射码,根据影射码在相应的子光栅之间加入相移以实现正确的编解码.该编解码器结构简单,数值模拟得到了好的相关输出.

针对高分子光波导制造工艺中波导芯厚度的均匀性难以控制,以及材料较大的折射率各向异性引起的偏振态依赖性的实际问题,提出了采用抗波导芯厚度误差、抗偏振变动的宽带波导耦合器回路结构的解决方案,并给出了优化设计的理论和方法.在实测了含氟聚酰亚胺薄膜的色散特性的基础上,采用该方法做了中心波长为1550 nm、带宽为120 nm的3 dB含氟聚酰亚胺波导耦合器设计.该器件的三维BPM仿真运行结果表明,在上述带宽上,波导芯厚度变动在7～8 μm的范围内,两个正交偏振态均可实现(50±1.0)% 功率输出比的良好特性.

混合型色散补偿光纤喇曼放大器由普通G652光纤和色散补偿光纤(DCF)组成,包括:DCF
+G652、G652 +DCF和 G652+DCF +G652.讨论了它们的工作原理.使用FRA-OptiAmplifier4.0软件对其进行了优化设计,最佳结构为G652
+DCF.它可补偿光纤网络的色散,扩展通信波长范围.1427 nm的喇曼激光器作为激发源,用Q8384光谱分析仪测量了光纤的喇曼增益谱和小信号放大光谱,混合型色散补偿光纤喇曼放大器在S带和C带具有88
nm的增益带宽,这增加了光纤通信网络的传输通道.

研究了在色散平坦渐减光纤中,交叉相位调制效应对光脉冲的传输以及超连续谱产生的影响.研究结果表明,交叉相位调制效应对超连续谱的产生起到增强的作用,提高了超连续谱产生的效率.在一定条件下,尽管脉冲的两个偏振分量的模式折射率不同,但由于交叉相位调制效应,它们能相互俘获并以共同的群速度传输,产生自捕获现象.

介绍了一种新颖的宽带光纤喇曼放大器的优化设计方法.通过研究多波长后向泵浦光纤喇曼放大器的传输方程, 分两步来确定各泵浦波的频率及输入功率的大小.首先通过模拟煺火算法迭代出满足条件的泵浦波频率,然后利用平均功率分析方法,采用四阶阿当迭代方法计算出各泵浦波输入功率的大小,从而设计出具有较宽平坦增益带宽的光纤喇曼放大器.该算法是一种简单有效的优化方法.

一种基于微细电火花加工(EDM)技术的非硅基MEMS可调光衰减器,以电磁线圈驱动微反射镜.本文介绍该器件特性测试及动态响应分析,结果表明,驱动电压为0～8 V,工作范围0～35 dB,动态响应时间为2 ms,插入损耗小于0.8 dB,回波损耗小于-50.5 dB.

利用耦合非线性薛定谔方程,计算了考虑PMD和非线性效应情况下8×40 Gb/s波分复用光纤通信系统中的波形及频谱.与不考虑PMD结果的比较表明:由于PMD的影响使得波形变宽,频谱分裂,同时通过比较还发现PMD对各信道的影响是不同的,这将有利于开发WDM系统中PMD补偿系统.

在10 Gb/s归零码(RZ)光通信传输链路中成功地搭建一阶PMD自适应补偿的实验系统,补偿量29 ps,跟踪补偿时间在1 s以内,补偿效果明显.

研究了时隙光分组交换网中的光缓存配置方案,针对反馈共享式缓存结构,通过对传统的连续分布式光缓存结构中不同延迟粒度的光缓存丢包的分布情况仿真结果研究,发现在传统的连续分布式光缓存结构中,丢包主要发生在小粒度的光缓存上,为此,提出通过适当增加小粒度的光缓存的方法,达到有效地降低丢包率,仿真结果显示,这种光缓存方案可以明显降低节点的丢包率.

声光双稳混沌系统的参量受到进行周期扰动,在一定扰动强度下,可实现对混沌的控制.通过数值模拟,证明该方法的有效性,并计算了系统随扰动强度的状态演化和李雅普诺夫指数演化,揭示了扰动强度与系统状态的关系.在此基础上的实验研究,实验证实了对声光双稳混沌系统进行参量扰动可以有效控制混沌.

介绍适用于非致冷焦平面阵列(FPA)探测器的大视场大相对孔径长波红外物镜设计与研制.由三块非球面锗透镜组成,采用"负-正-正"像方远心光路,全视场角和相对孔径分别达135°和F/0.8.镜头的成像性能接近于衍射受限,具有体积小、重量轻、像面辐照度均匀等优点.给出非球面锗透镜的研制、测试结果和用此光学系统得到的室内目标热辐射成像图片.

在对红外图像目标特性及背景特性分析的基础上,提出了基于小波变换高频子图像处理算法及基于小波变换的区域相关算法,着重解决当目标距离成像系统较远时的点目标检测问题.实验结果表明:将区域相关算法和图像局部区域阈值的自适应滤波检测技术相结合,可显著提高红外点目标检测概率,实现较远距离的点目标检测.

针对红外成像系统在图像处理中所涉及的数据量大,实时处理难于实现的特点,利用高速DSP硬件对红外焦平面阵列的非均匀性进行实时压缩校正.以两点校正为例,详细阐述了硬件压缩校正原理和实现步骤,并给出实验结果.实验表明:基于DSP的非均匀性实时压缩校正系统生成的图像比较清晰,校正过程简单,程序调试方便,能够有效地解决红外成像技术中实时性难题.

提出了基于最小二乘法准则提取光学综合孔径观测目标的傅里叶信息,给出了系统的理论推导过程.与其它传统条纹信息提取方法作了比较,指出基于最小二乘法准则提取观测目标信息周期短,速度快,可提取观测目标的傅里叶幅度和相位.实验仿真表明,基于最小二乘法准则提取观测目标信息是可行的.

介绍了利用视觉暂留效应、高速扫描处于快速旋转中的二维显示屏,从而在三维实空间内再现图像的体三维显示系统.体像素是与三维图像空间内的点对应的图像信息的表述单元,其形状、位置、数目及密度分布等属性,直接影响图像的再现质量和系统的整体性能.对决定体像素属性的屏幕像素尺寸、排列规律及刷新率间的匹配关系进行了建模和量化分析,并从实验上说明了体像素的空间密度分布不均匀时,会导致在显示空间不同位置的同?辉寄Ｐ陀胁煌脑傧中Ч?

根据Whittaker-Shannon抽样定理,对菲涅耳全息图进行变频率采样,保证整个全息图各部分采样频率为该处相应空间频率的两倍,从而完全消除数字全息图由于采样冗余而带来全息图的信息冗余.并且,对变频采样后的全息图进行线性插值恢复即可获得良好的再现像质.实验和理论均证明了该方法的有效性和可行性,为全息图的信息存贮与传输提出一条新的思路.

利用化学沉淀法制备了纳米ZnO粉体,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、X射线衍射谱(XRD),给出了样品的透射电子显微照片(TEM).X射线衍射(XRD)的结果表明:纳米晶ZnO具有六角纤锌矿晶体结构,颗粒呈球形或椭球形.观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于398 nm的紫带和510 nm的绿光带.发现随退火温度升高,粒径增大,紫带的峰值减弱、绿带的峰值增强.证实了纳米晶ZnO绿光可见发射带来自氧空位形成的施主和锌空位形成的受主之间的复合.

研究了三种萘酞菁化合物LB膜的制备,并通过二次谐波产生的方法研究了单个对称取代的萘酞菁化合物及双(四叔丁基萘酞菁)铒的二阶非线性光学特性,并对它们的产生机理进行了简单的讨论.单个对称取代的萘酞菁化合物,它们的二次谐波产生机制为磁偶极子耦合机制,双(四叔丁基萘酞菁)铒的二阶非线性光学特性起源于电四极子模型,且它的二阶非线性极化率χ(2)(或超极化率β)大于单个萘酞菁化合物.

在共轴光学系统波象差的基础上,推导出了光学元件的偏心和倾斜分别对主要象差的影响.得出了除了球差外,每一种象差由于偏心和倾斜都引入了它同种类的象差;小量的偏心和倾斜并不改变系统的球差的结论;如果球差并不为零,将会产生与象高无关的彗差,即轴向彗差等等.

研究了一维非均匀Kerr介质的子层逆向递推传输矩阵算法,给出了数值实现方案.此方法可以方便而精确地模拟非均匀Kerr介质的传输行为.应用此算法模拟一维Kerr缺陷光子晶体的光学双稳开关过程时, 得出了和非线性时域有限差分方法相一致的结果.

单纯对单孔径光学成像系统的图像数据进行检测处理,来实现对运动点目标的自动检测和判别是非常困难的.本文根据多通道复合式光学成像系统多个通道视场有重叠的固有特点,建立了应用于该系统的运动点目标自动检测和判别方法.实际系统上测试证明了所设计检测方法有效地提高了运动点目标检测的概率,减少了误判和虚警,检测方法可行有效.

基于表面等离子体波共振技术的探测器中金属膜通常与被探测物直接接触,在金属膜和被探测物之间增加一层介质膜,可以对金属膜进行保护.为了优化探测器的设计,通过对四层共振结构中表面等离子体波共振吸收峰随保护层厚度及其介电常数变化的计算,得到了对保护层参量的选择条件.

以SDS-3电子束曝光机的聚焦透镜系统为基础,在0.005弧度半张角,3×10-5的高压纹波,50 mm的像距,30×30 mm扫描场的条件下,研究了电磁透镜成像的笛卡尔坐标系中的近轴轨迹方程,给出了相应的计算初值条件和实例.讨论了电子束曝光机聚焦透镜系统中的球差、彗差、像散、场曲和畸变等电子光学特性的确定以及系统像质评定的问题.