对两种双折射滤光片选频方案进行了理论分析,给出合理的选频结构.实验中采用简单驻波腔,双KTP /单BP的结构,在8 W的泵浦功率下获得了1.12 W的单频绿光连续稳定输出,并对单频激光器稳定运转与外界微扰之间的关系进行了初步的讨论.

本文比较了考虑与不考虑激光下能级弛豫过程的两种形式的调Q速率方程,并以二极管激光侧面泵浦电光调QNd: YAG为例,分别采用两种形式的调Q速率方程,分析了调Q过程中上、下能级粒子数变化过程,计算了输出调Q激光脉冲波形、峰值功率以及能量,进行了比较分析,并解释了调Q"子脉冲"与拖尾现象.

对脉冲泵浦的掺镱双包层光纤激光器进行了实验研究.采用重复频率1～10 kHz、脉宽100 μs的976 nmLDs泵浦,实现了脉宽小于10 ns的稳定激光脉冲输出.并对该激光器的动力学过程进行了分析,首次提出了在脉冲泵浦光纤激光器中产生ns脉冲是瑞利散射和受激布里渊散射共同作用的结果.

报道了掺Yb³⁺光纤激光器产生超短脉冲的实验研究.超短脉冲激光器抽运源采用波长为976 nm的半导体激光器,采用非线性偏振旋转相加脉冲锁模技术,通过调节偏振控制器的方向,实现了掺Yb³⁺光纤激光器的稳定锁模输出,获得了最大输出功率为7.02 mW,脉冲激光光谱宽度为6 nm,重复频率为13.7 MHz.

用国产半导体激光二极管泵浦Nd: YVO₄晶体,在室温下获得914 nm激光连续输出,用Ⅰ类临界位相匹配LBO腔内倍频获得457 nm蓝色激光输出.当泵浦注入功率为1.7 W时倍频蓝激光最大输出达20 mW,光光转换效率为1.2%,功率稳定性24 h内优于±3%.

对Nd: YAG固体激光器倍频、三倍频激光输出在空气和水浴环境下刻蚀Si片进行了研究,分析了刻蚀速率和样品表面形貌,得出了在355 nm刻蚀波长下,水浴环境中,刻蚀速率最快,刻槽宽度最小,小于10 μm的实验结论,为工业应用提供参考.

在偏〈111〉A 2°的GaAs (100) 衬底上生长了Al0.9Ga0.1As /Al0.2Ga0.8As周期结构的垂直腔面发射激光器(VCSEL)外延片.P 型DBR的周期数为24.5对,N型DBR的周期数为34.5对.用光荧光 (PL) 谱、扫描电子显微镜 (SEM)和X射线双晶衍射 (XRD) 方法对VCSEL的光学特性和结构特性进行了分析.室温量子阱材料的PL谱峰值波长为837.0 nm,半高宽达到28.9 nm.在X射线双晶衍射回摆曲线中,除了"0"级衍射峰外,还观察到一级和二级卫星峰."0"级双晶衍射峰的半高宽为12.56弧秒(″),衬底GaAs的衍射峰半高宽为11.79″."0"级衍射峰半高宽与衬底GaAs的衍射峰半高宽比较接近,表明晶格具有很高的完整性.实验结果表明腔模波长为837.2 nm,腔模波长与PL谱峰值波长相匹配.

为了实现具有复杂位相结构的二元光束整形元件,提出了采用方光点的激光直写系统来逐点光刻浮雕位相结构的方法,通过双远心投影缩微光路获得5～20 μm方点,光点尺寸对应于最小位相单元,从而获得了位相结构的高质量直写. 分析了高斯光点和方光点位相单元结构对二元整形元件衍射效率的影响,方形两台阶二元整形元件的+1级衍射效率达到31%,给出了实验结果.

通过对两种新型有机染料上转换材料CEASP-Ce与CEASPI的测试,研究了它们的双光子吸收、频率上转换特性.实验利用930 nm的红外激光泵浦两种染料溶液可得到 610 nm左右的上转换荧光.当提高浓度时,会得到方向性好、强度高、窄线宽的放大自发辐射(ASE).通过对两种染料双光子光谱及上转换效率的比较,考察稀土离子对于有机物双光子上转换过程的影响.

利用计数统计测量的方法,对工作在击穿状态下的硅雪崩光电二极管(APD)光子辐射的暂态特性以及计数统计特性进行了实验研究.将APD辐射光子的计数统计曲线与相应Poisson、热光场进行比较,发现其在采样时间为10 ms的情况下计数统计服从Super-Poisson分布.另外实验给出了APD光子辐射的光谱特性.

提出了由一个扭曲相列液晶和两个单轴补偿膜构成的宽带偏振光开关,采用共轭梯度法对该器件参数进行优化设计.模拟结果表明此偏振光开关在整个可见光400～700 nm范围内,具有高对比度的特征,响应时间达到通常液晶显示器的水平.

本文提出了一种基于定向耦合器型的高分子聚合物波导光开关设计,其突出特点是极低的波长相关性和耦合区几何尺寸敏感度,可采用橡胶成型工艺(Rubber Molding Process)实现高聚物波导在硅基底上的快速转印成型.利用BPM方法进行了器件的波导结构设计及性能模拟,插入损耗为0.4～0.6 dB,串扰<-32 dB,偏振相关损耗约为0.08 dB,电光系数r33＝14 pm/V时,器件的开关电压为42 V.

采用有限元软件对新型结构的铌酸锂电光调制器进行了优化设计.分析表明,采用脊波导和T型电极相结合的方式,能在保持高的特征阻抗的同时有效的实现相速匹配和有效降低电极损耗,从而较好的提高器件性能,是一种比较有潜力的调制器.利用优化结果,给出一种带宽达153 GHz,半波电压为8.55 V,特征阻抗为44 Ω的调制器的设计例子.

对于受背景噪声限制的理想光子探测器,利用普朗克分布函数进行推导,得到了较为精确的比探测率公式,并与传统的近似公式对比,进行了误差分析.结果表明:传统的近似公式误差量很小,一般情况下总是可用的.

设计、制作了基于金属线路板和板上芯片技术的大功率白光LED,对其光电特性进行了实验测量,输入电流达到800 mA,对应的输入功率3.3 W,大功率LED的输出光通量才达到饱和.输入电流达到900 mA,对应的输入功率3.8 W,大功率LED电流-电压特性仍未表现出饱和特性.实验结果表明,采用金属线路板和板上芯片技术可以得到良好的散热特性,大大提高LED的输入功率.同时还测量了光谱分布、光通量、色坐标随电流的变化情况,对其中的变化规律进行了理论分析.

提出了金纳米棒状微粒的胶囊模型,用Waterman发展的T矩阵方法计算了金纳米棒状微粒的吸收光谱.计算谱和实验谱基本符合,520 nm左右处的吸收峰对应于金纳米棒的横向表面等离体子共振(横模),长波长处的吸收峰对应于金纳米棒的纵向表面等离体子共振(纵模).随着金纳米棒纵横比的增加,纵模吸收峰表现出显著的红移,横模吸收峰则微弱地蓝移.此外,计算结果表明,金纳米棒状微粒外部介质的介电常数必须随着金纳米棒纵横比的增大非线性地减小.

报道了若丹明6G乙醇溶液中苯的受激拉曼散射Stokes波共振放大的实验研究.在特定的染料溶液浓度下,1阶、2阶Stokes波得到有效放大,放大倍数分别为3.81和6.1.对荧光共振放大SRS的物理机制进行了分析讨论.

对于频率为几十赫兹的低频衰减液体表面波,结合激光干涉法和激光扫描法,实验得到反衬度很高的调制干涉图样,理论上给出了干涉图样的条纹宽度,条纹分布范围与表面声波振幅之间的解析关系,实时测量了液体表面波的衰减系数.

通过精确测量光子密度波的相位延迟和幅度衰减,借助于一个光学参数已知的校准模型,可以定量检测组织的光学吸收参数和约化散射系数.通过测量多个波长下组织的吸收系数,就可以进一步求解出人体局部组织的血氧饱和度.血液-酵母溶液仿真模型和前臂动脉阻断实验的结果都表明该三波长的频域近红外光谱系统可以实时定量地检测组织氧饱和度的动态变化情况.

通过对32例人乳腺良、恶性肿瘤的衰减全反射红外光谱的对比研究发现,它们之间存在明显而规律的光谱差异,反映了乳腺良、恶性病变组织中,蛋白质、核酸和脂类等生物大分子的构型与构象以及相对含量上的差别.研究表明:傅里叶变换红外光谱可以从分子水平上揭示良、恶性肿瘤的分子结构信息,极有潜力成为一种临床原位诊断肿瘤的新方法.

采用飞秒时间分辨荧光光谱技术在室温下用波长为495nm的光激发,研究了假根羽藻LHCⅡ的同质三聚体和异质三聚体这两种不同聚集形式蛋白复合物的光谱特性和传能特性.将实验获得的两样品的荧光光谱分别进行高斯解析,各得到5条亚谱带,并分析得出同质三聚体的四种特征Chl分子的光谱特性和异质三聚体的五种特征Chl分子光谱特性,另外还对两蛋白复合物的荧光光谱作了比较.利用Global优化处理方法,建立多指数拟合联立方程对荧光衰减曲线进行拟合处理,得到同质三聚体Chl分子传能的寿命:165±8.5 fs、2.2±0.6 ps、5.1±0.1 ns;异质三聚体Chl分子传能的寿命:255±6.3 fs、4±0.8 ps和3.8±0.1 ns;并且将这些时间常数作出归属.将其分析比较,快组分同质三聚体的传能速率较高,推断组成同质三聚体的同种脱辅基蛋白间的结合程度较组成异质三聚体的不同脱辅基蛋白间的更紧密,使其上结合的Chl分子空间位置更近,更有利于能量的迅速传递;而慢组分同质三聚体的偏大,可能是由于其经历的传能途径较长,传能机制上也和异质三聚体不同所致.

利用He-Ne激光(波长632 nm,功率10 mW)诱变钝顶螺旋藻IS(Spirulina platensis IS),经过一定时间的辐照,选取生长较快的藻种测量其β-胡萝卜素、蛋白质及多糖含量,进一步筛选出生长快、高产胡萝卜素或高产蛋白质的藻种.实验结果表明:与出发藻种IS相比,经He-Ne激光 15 min和25 min照射后的藻种MS-1、MS-2和 MS-3,藻丝形态发生变化,藻丝变短、螺旋变紧密,生长速度明显加快,其中 MS-1的β-胡萝卜素含量增幅为18.1%,MS-3的蛋白质和多糖含量均有较大增加.此外通过对出发藻种和诱变藻种的叶绿素a和胡萝卜素的紫外吸收光谱进行比较,发现诱变藻种与出发藻种相比最大吸收峰值略有变化,从而说明He-Ne激光对于钝顶螺旋藻的诱变效应.

提出了一种特殊的取样光纤光栅:啁啾sinc取样光纤光栅.研究表明,对于均匀光纤光栅进行啁啾sinc取样,可以实现色散斜率补偿和获得精确的反射波长数控制;对啁啾光纤光栅进行啁啾sinc取样,则能够实现色散和色散斜率的同时补偿,并且可以进行精确的波长数控制及获得各信道一致的反射率.利用啁啾sinc取样光纤光栅,可以对各种传输光纤进行色散和色散斜率的补偿.

针对传统的L-band EDFA的工作效率低,提出了一种基于单根光纤光栅、泵浦分配、两段级联的EDFA的新结构,其中的光纤光栅用来反射无用的后向C-band ASE.系统地研究了泵浦比例和光纤光栅波长对增益噪声指数的影响关系.最后经实验验证,得到了低噪声、高增益的L-band的EDFA.其在输入信号光(1570 nm)功率为-30 dBm及泵浦功率为70 mW时,增益为22.26 dB,增益噪声指数为4.96 dB.

本文详细分析了各种因素对光突发交换边缘路由器的性能的影响.结果显示,不同服务等级的时延要求可以通过控制组装的最大时延得以保证;不同等级数据包长的大范围变动会导致信道分配的不公平性;边缘节点越多,丢包率越高;在总输出容量一定的情况下,增加输出数据信道数可以在获得低的丢包率的同时达到较高的通道利用率,但随着边缘节点数的增加,增加输出信道数对丢包率的改善作用下降.

利用线性近似和分步傅里叶变换法,分析了量子孤子在无耗光纤中的传播规律.量子孤子在光纤中的行为由量子非线性薛定谔方程(QNSE)描述,用线性近似法求解此方程,将量子噪声与经典部分分离,着重讨论了孤子量子噪声的演化行为,分析了高阶色散对噪声压缩的影响.结果表明:在较短的传输距离内,孤子的压缩性依然存在,但无论初始时压缩参数如何,随着传输距离的增加,压缩比会达到一个极限;在负色散区,三阶色散对压缩效应无影响.

在多层网络的资源配置中,为了实现备份资源在各网络层的最大共享,在综合考虑网络各层的资源使用信息和拓扑信息的基础上,提出了一种联合的资源配置方案.在建立资源分配方案的整数线性规划模型的同时,提出了适合解决大规模网络的遗传算法.数值结果表明:联合资源配置方案可以更好地共享各网络层的备份资源,从而使多层网络具有更高的带宽利用率和更低的运营成本.由于引入了各网络层的协调,从而防止了回路问题.

研究了在弱大气湍流起伏环境下以窄带宽高斯谢尔光束为激光光源的大气通信问题,分析了大气湍流强度和光源空间相干度对通信光束到达角起伏的影响.采用窄带宽光场的交叉谱密度函数代替光场互相干函数的近似方法和采用包含大气湍流内外尺度的简化折射率谱密度函数,得出了湍流大气中传输高斯谢尔光束的波结构函数(WSF) 和到达角起伏方差解析近似关系.分析表明,光源的空间相干度和传输光束的湍流扩展是影响高斯谢尔光束的相位起伏结构函数和传输光束到达角起伏的重要因素.

分析了光纤Fabry-Perot谐振腔的工作原理及其工作点的选择问题,推导了谐振腔的光学相位灵敏度与精细度的关系,给出了理论公式及曲线,并与光纤Math-Zehnder干涉进行了对比,指出了在相位灵敏度上两者的巨大差距,证明了光纤Fabry-Perot干涉的独特优点.介绍了光纤Fabry-Perot干涉的实验系统,提出了检测及计算Fabry-Perot谐振腔有效精细度的方法,实验结果与理论仿真基本吻合.

首次利用高频CO₂激光脉冲写入的长周期光纤光栅的边缘滤波效应,实现了静态与动态应变的测量.使用单波长输入光,光信号经过长周期光纤光栅衰减后进入光电探测器,最终输出电压信号.当对光栅施加应变时,其中心波长将发生漂移,由于光栅阻带的边缘滤波效应,光电探测器接收的光强会随之变化,测量其输出的电信号,可以得出光栅发生的应变大小与频率.对于静态应变测量,可分辨的最小应变小于10 με,精度为±10 με;在动态实验中,发现光栅能够响应5 kHz以上的动态应变.这种传感系统结构简单,成本低,响应快.

利用综合法(照射量传递函数法、剥层法和MC数值模拟法)研究了闪光照相中法国实验客体FTO(French Test Object)中各种材料的有效线吸收系数.结果表明:在照相过程中,随着X光穿透的加深,其能谱不断地向材料最小质量吸收系数对应的能量值演变并窄化.在这样的能谱效应下,有效线吸收系数随着穿透材料厚度的加深而减小.铜的平均有效线吸收系数为0.299(1±3.0%)cm-1,钨的平均有效线吸收系数为0.829(1±2.7%)cm-1.在图像重建中,利用上述的有效线吸收系数能够得到高精度的材料密度分??

为满足扫描成像系统对图象配准精度,从理论上分析了在等时间采样方式下,遥感仪器对扫描系统速度稳定度的要求.探讨了等角度这一新型采样方式应用于未来遥感仪器的可行性.并将这两种采样方式成功应用于自行研制的短波红外成像仪.扫描图象表明等角度采样可以避免等时采样所产生的图象畸变.

讨论了高重复频率扫描电路的研制,利用此扫描电路研制了扫描相机,使用掺钛兰宝石激光器进行了时间分辨率的标定,使用半导体激光器作为光源进行了脉冲宽度的测试.最高工作频率为:1 MHz,时间分辨率为:1.8 ps.

讨论了如何利用高速摄像系统,完成某型导弹虚拟立靶脱靶量测量的可行性、测量方法和测量精度分析,力求利用较简单固定指向的高速电视摄像系统完成该型号导弹脱靶量测量任务.

色域匹配是数码彩扩机实现图像颜色较好再现的关键.首先,采用一种较为实用的方法对CRT显示器进行了标定,运用Beer色料理论预测了彩色相纸的色域.在此基础上,运用非线性压缩算法实现从CRT到彩色相纸的色域匹配,同时提出了虚拟色域的概念,并加以分析研究.结果表明,非线性压缩色域匹配模型对于建立数码彩扩机的颜色管理系统具有重要实用价值.采用这种方法在国家高新技术激光数码彩扩机中取得了高质量的扩印效果.

对于不同多光谱图像与全光图像的融合,目前一些融合算法在光谱信息和分辨率上不能同时得到较好的融合效果.针对这一问题,提出一种新的自适应图像融合方法.实验结果表明,该方法不仅能够较好地保留融合图像的光谱信息和提高空间分辨率,而且具有较强的自适应性.

为了提高图像信息处理速度,利用光电混合实现的方法,将光学小波变换应用于视觉系统设计.依据4f相关器光学信息处理的原理,在频域内通过计算机编码,在电寻址空间光调制器上,构建不同类型的小波函数滤波器库,对目标的图像特征进行提取与辨识.研究结果表明,基于光学小波变换视觉系统正确可行.在图像特征提取中,以光波传递信息可以提高视觉信息处理的速度.

为改善联合变换相关器的实际识别效果,将形态学算法引入输入面图象边缘检测,提出利用形态学边缘检测的宽度可调节性来改善联合变换相关器的实际识别效果,实验表明,改进后的算法使相关器既有足够的光强,又有较高的鉴别率.

提出了一种在匹配滤波相关中利用分数傅里叶变换代替傅里叶变换实现散斑相关测量的方法.利用分数傅里叶变换的指数性质,采用把移变后的散斑图像先进行相位调制,再进行分数傅里叶变换的方法,有效地解决了分数傅里叶变换的移变性带来的谱移问题.编程模拟和拉伸试件位移场测量的结果表明,只要选择合适的分数傅里叶变换级次和相位调制函数,可以得到优于傅里叶变换相关的理想输出.

使用平面波展开法计算了二维正方格子介质柱光子晶体在改变中央介质柱半径的情况下谐振腔的模式,根据所计算的局域模式场分布的对称关系,研究了二维光子晶体谐振腔模式的简并性.结果表明:具有C4v对称群光子晶体谐振腔,存在着二重简并偶极模和二重简并六极模,同时也存在非简并单极模和四极模,二重简并模的90°旋转态与其形成简并对.模式的简并与非简并可以直观地通过考察模式场分布的对称关系而得到.

从无限周期一维光子晶体的色散关系和有限周期光子晶体的透射系数两个方面,对有限和无限周期光子晶体有效折射率的实部和虚部特性曲线分别进行了计算和分析.结果表明一维光子晶体的色散曲线与弹性电偶极子的经典色散曲线类似,在光子晶体的导带为正常色散,而在禁带呈现反常色散.并且用简约布里渊和扩展布里渊区色散曲线对文献报道中存在的两种矛盾的计算结果进行了理论的探讨.解释了导致对一维光子晶体有效折射率计算存在两种不同结果的原因.

测量了End-Hall离子源在不同条件下的离子束流密度,在不同离子束流密度下进行了Ar离子辅助沉积ZrO2薄膜的实验,研究了离子束流密度对薄膜折射率、晶相的影响.根据动量传递模型分析了离子束流密度对薄膜折射率的作用;根据热尖峰理论证明了一定条件下离子束流密度不会影响薄膜晶体结构.