采用OPA产生的中心波长为1.2759μm、平均输出功率为30mW、重复频率为250kHz、脉冲宽度为250
fs的光脉冲作为泵浦源,研究了PCF输出光谱随泵浦焦点与光纤端面的相对移动的光谱演变.在纤芯直径为2.0μm、长度为1.8m的光子晶体光纤中获得了近700nm的光谱展宽,展宽的光谱从1.09μm到1.79
μm,分析认为是高阶孤子的分裂和四波混频导致的光谱展宽,而在1.4μm左右的光谱凹陷是由于光纤中OH离子的吸收造成的.PCF输出的光谱可应用在WDM通信和光互连网的超短脉冲多通道光源中.

采用两个光纤环镜作为腔镜构成线形腔可调谐多波长掺铒光纤激光器.将铒光纤浸入77K的液氮中,选择可调谐光纤环镜作为输出腔镜,利用Mach-Zehnder干涉仪的滤波特性和输出端光纤环镜反射率的宽带可调特性,获得了波长间隔～0.4nm、最大波长数目48个的多波长激光的稳定输出,同时实现了在1525～1555nm范围内,多波长激光运转区域的灵活调节.

利用波长调制技术以及数字PI控制器将外腔二极管激光器(ECDL)稳定到1.6μm处的甲烷气体吸收线上.稳定后的激光频率波动小于5.6MHz,相对于自由运转时的160MHz有了很大提高,而误差信号的Allan方差均方根(即稳定度)在平均积分时间为64s时达到最小值1.66×10-11.从理论上定性分析了频率稳定度受到的各种限制因素,最后得出本实验中频率稳定度主要受频率调制和探测器噪声限制的结论,同时给出了提高频率稳定度的方法.被稳定的激光器主要用于为甲烷气体浓度监测提供频率参考.

报道了一种结构简单、工作在L波段、可调谐的线形腔Er/Yb共掺双包层光纤激光器.利用由两段高双折射光纤和两个偏振控制器构成的环镜滤波器对激光器进行调谐,使调谐范围达到34 nm,功率起伏小于±0.2dB.用976 nm多模LD泵浦Er/Yb共掺双包层光纤产生的ASE作为二次泵源,对未泵浦的一段光纤进行泵浦,使腔内Er/Yb共掺光纤的增益谱移到L波段;多个泵浦源同时对Er/Yb共掺双包层光纤进行侧向泵浦,使激光器输出功率超过了200mW.

利用MOCVD生长了14xxnm AlGaInAs/AlInAs/InP应变量子阱外延片.采用带有锥形增益区脊型波导结构和普通条形脊型波导结构在相同的实验条件下制作800μm腔长激光器管芯,在相同的驱动电流下前者可以获得更高的输出光功率,而且P-Ⅰ曲线线性度较好、饱和电流高.1200μm腔长带有锥形增益区脊型波导结构管芯功率达到500mW,饱和电流3A以上,峰值波长1460nm,远场发散角为39°×11°.

针对光折变晶体响应慢的问题,提出了一种预置光栅技术,该预置光栅可由另外的独立预置光源产生.通过对采用预置光栅的光折变晶体自泵浦相位共轭特性及其物理机制进行的实验研究证实,采用预置光栅技术可以大大缩短低重复频率、窄脉冲信号光的光折变自泵浦相位共轭的响应时间,因此对于低重复频率、窄脉冲光的自泵浦相位共轭应用有重要的实用价值.

采用一电阻层来表征键合界面处的阻抗.通过求泊松方程、电流密度方程、载流子扩散方程以及有源层结压降方程自洽解的方法,计算了VCSEL的电势分布,进而求解热传导方程,得到VCSEL的温度分布.详细分析了键合界面阻抗对晶片键合结构垂直腔面发射激光器内部的电势分布、温度分布以及有源层中的注入电流密度、载流子浓度、结压降和温度沿径向分布的影响.

四边形位置敏感探测器(PSD)的传统位置计算公式不能正确反映实际光斑位置,存在严重的枕形失真,需要进行复杂的修正.基于Lucovsky方程的解析解,提出了改进型的PSD计算公式,结果表明,采用改进型公式可以使用少量数据完成对PSD的非线性修正,极大地提高PSD中央大部区域的线性度.对于1×1cm2的PSD,在60%光敏面的区域内均方根误差小于3μm,非线性度小于0.05%,该公式适用于所有的四边形PSD,对于PSD的实际应用具有重要意义.

从理论和实验两方面分析研究了聚合物分散液晶全息光栅在632.8nm光波的入射下的衍射谱特性和电压可调特性,实验结果与耦合波理论的计算结果具有很好的一致性,从实验上验证了用耦合波理论来描述聚合物分散液晶全息光栅的衍射特性是恰当的.并且提出了利用聚合物分散液晶全息光栅对掺饵光纤放大器增益谱进行平坦化的方法,利用聚合物分散液晶全息光栅的电压可调特性可实现动态增益均衡.运用该方法,可使掺饵光纤放大器在C波段1530～1560 nm内,温度在0℃～65℃范围内变化,掺饵光纤放大器自发辐射谱的不平坦度从3.3dB降到0.2dBp-p(峰-峰值).

用矩阵传输法对长周期啁啾光纤光栅用于波分复用隔离滤波器的特性进行了分析,讨论了设计该类型高性能的波分复用隔离滤波器的关键技术,给出了仿真结果,表明该类型滤波器具有大的可用带宽、频率等间隔、隔离度高和通带内的色散可以忽略等优点,并指出通过调谐级联长周期光纤光栅之间的光纤长度可以实现频率间隔的调谐.

基于扭曲向列型液晶的显示器件通过调制光波的偏振态实现显示的目的,因此光波的偏振状态在其中起了极为关键的作用.本文结合琼斯矩阵和表示光波偏振态的斯托克斯参量j-circie 方法,提出了一种优化反射式扭曲向列型液晶显示器件的新方法.该方法与原有的空间参量方法不同的是采用了追踪光波在传播过程中偏振态变化的办法得到反射式液晶显示器件中各光学元件的参数.该方法简单直观并且可以对多个参数同时进行优化,实现了显示性能的最优化设计并得到了新的显示模式.
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建立了等效单层梁模型和一维集总模型,用经典力学理论和传输矩阵方法模拟了多层材料构成且具有四臂固支梁结构的1.55μm Si基MOEMS(Micro-Opto-Electro-Mechnical-Systems)可调谐滤波器的调谐特性.模拟调谐系数与实验结果吻合较好.

光锥的有效透过率不仅影响光锥与CCD的耦合效率,而且会影响到耦合器件的信噪比.本文主要从理论上讨论了影响光锥有效透过率性能的因素,从纤维光学元件的实际内部结构推导出了其实际有效填充率,从光线在光锥中的传输特征推导出了光线在光锥中传播时产生的衰减损耗,最后提出了提高光锥有效透过率的方法和途径.

利用棱镜耦合原理与改进的反WKB理论,实现了平面光波导折射率分布的测定.通过该方法获得了离子交换玻璃波导折射率分布曲线,该方法具有操作简单、测量准确的优点.

从慢变包络(SVEA)时域光传输方程出发,对比了综合道格拉斯(GD)和传统的中心差分(CN)两种离散化格式,指出GD法比CN法精度有了很大提高.重点讨论了GD法的TD-BPM边界处理问题,给出了吸收边界和透明边界离散的显式和隐式表达式,分析并确定了交替方向隐式法(ADIM)的边界处理方式;同时,对激励源加入的连接边界进行了仔细讨论.结果表明对于隐式GD-TD-BPM法边界处理应采用隐式,中间激励更能反映光波导反射场的情况.

用反常衍射理论分析了人体血液中静态红细胞和在剪切力作用下变形为椭球形红细胞的前向光散射特点,建立等体积/等表面积(V/S)光散射模型,采用蒙特卡罗法对稀悬浮液中静态和变形红细胞的光散射过程进行仿真,并计算出红细胞的变形度及三轴参数.结果表明,该理论下进行的细胞光散射分析精度与夫朗和费衍射理论相比可提高约一倍.

偏振态与散射次数的关系对于提取深入组织内部的后向散射光有很重要的价值.本文分析了透射光的偏振度与光在介质中的散射次数的关系,给出了偏振光完全失去偏振态所需的散射次数,并用直接散射的实验方法进行了验证,得出当散射次数为14次时偏振光将失去其偏振特性的结论.

利用强度-频率混合调制模型研究了基于色散器件的波束形成网络中色散导致的相位误差的变化规律.基于相位误差的分析,得到了0.5 ps延时精度下系统对最大色散值的限制,并指出存在最优的频率调制系数使系统色散容限最大;随着强度调制系数增大,频率调制系数的最优值也增大.

利用数值模拟方法证明,采用色散渐减光纤组成的非线性光纤环形镜不仅可压缩高阶光孤子,而且能有效地消除压缩后脉冲的底座、提高光脉冲的输出能量.研究表明,对于一确定的色散渐减光纤,只要选取不同环形镜长度,即可对不同阶数的高阶孤子进行理想压缩.且孤子阶数越高,所需最佳环形镜长度越短、压缩后光脉冲的峰值强度越大、能量透射率越低.研究同时发现,环形镜的功率分束比存在一最佳值,在此值下所得压缩后的光脉冲不仅具有较?蟮姆逯导澳芰客干渎?且不含底座.

基于太赫兹光非对称解复用器(TOAD),提出了一种全光或门的实现方案.从TOAD原理出发,从理论上证实了该方案实现全光或运算的可行性.在此基础上进行了实验研究,成功实现了10Gb/s的全光或运算.实验采用1100和O110编码的两路数据信号,完全验证了或运算真值表中各种可能的情况,并显示出该方案对实现任意编码或伪随机码数据或运算的潜力.对SOA增益恢复时间对结果的影响提出了改进办法.最后分析表明,该方案具有实现超高速高消光比或运算的潜力.

报导了一个40 Gbit/s OTDM系统中二阶偏振模色散(PMD)自适应补偿系统,此实验系统基于偏振度的反馈控制方法实现了二阶偏振模色散自动补偿.在中心波长1560.5nm处,补偿后的DGD和二阶PMD效应改善明显.采用粒子群优化算法作为偏振模色散自适应补偿的搜索算法,补偿时间30ms左右.

理论分析了一种混合WDMA-OCDMA系统的归一化吞吐量性能.研究了光差拍噪声对系统归一化吞吐量性能的影响.提出了BCH信道编码的方案来改善系统性能.结果表明,当系统负载较轻时,归一化吞吐量略微下降;但当系统负载中等或较重时,归一化吞吐量明显提高.同时,BCH信道编码提高了WDMA-OCDMA系统的归一化吞吐量峰值.

理论上推导了非等幅均匀复用的OTDM信号中时钟分量与各路脉冲幅度的关系式,并分别从频域和时域的角度给出了利用以半导体光放大器(SOA)作为调制器的锁模光纤激光器进行时钟提取的物理机制,对时钟提取的物理过程给出了形象解释.实验上通过利用锁模光纤激光器成功地从非等幅均匀复用的8×2.5GHz OTDM信号中提取了2.5GHz单路时钟和20GHz群路时钟光脉冲.利用该方案提取的时钟脉冲稳定性好,对偏振态不敏感,是较理想的时钟源.此技术可用于高速OTDM信号的时钟提取.

对bons采用二元光学元件的红外成像光谱仪的设计理论进行了分析,为消除其二元光学元件作为透射式成像元件导致的焦距随波长的变化而变化的缺陷.提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案,并从**目标的红外热探测的基本要求出发,给出了具体的设计实例.设计结果表明,系统具有设计精巧、结构简单、光能接收率高、消像差特性好、对材料的要求低以及满意的红外焦平面凝视阵列探测器的配准精度和探测精度.

利用蓝绿激光对非晶态Ge₂Sb₂R₅相变薄膜进行擦除性能的研究,分别用1000ns,500ns,100ns,60 ns脉宽的蓝绿激光进行实验.结果表明,一定脉宽下,反射率对比度随擦除功率的增加而增大.并且,在1000 ns,500ns,100ns,60 ns的激光作用时间范围内,非晶态薄膜均可转变成晶态.对于脉宽为60 ns的蓝绿激光,擦除功率大于4.49 mW以后,薄膜的反射率对比度高于15%,这表明Ge₂Sb₂Te₅相变薄膜在短脉宽、低擦除功率条件下,可具有较高的晶化速度.同时,分析了非晶态和晶态Ge2Sb2乳5相变薄膜的光谱特性,对比研究了780 nm,650 nm,514 nm和405 nm波长处的反射率和反射率对比度,提出了Ge₂Sb₂R₅相变薄膜用于蓝光光盘的改进方法.

用时域有限差分(Finite Difference Time Domain-FDTD)算法模拟了光从真空垂直入射到表面覆盖有一层纳米孔隙聚合物薄膜的玻璃介质,得到了在不同波长下的纳米孔隙薄膜的透过率谱线.将FDTD模拟结果的透过率谱线与理论谱线相对照,估算出了该薄膜的等效折射率.我们分别模拟了孔隙率为5%、10%、15%、20%和30%的薄膜,得到了它们的透过率谱线,而且利用这些谱线得到了它们不同的等效折射率值.文末给出了只有两层薄膜构成的纳米孔隙宽带增透薄膜的结构,而且利用FDTD算法模拟了光经过这种增透膜入射到玻璃介质的过程,结果显示这种增透膜在可见光波长范围的透过率高达99.5%.

对泄漏波导法测量薄膜折射率和厚度的实验方法做了介绍,基于四层介质结构的理论模型,通过严格的电磁场理论推导出了测量方法依据的本征色散方程,并使用了Newton-Raphson方法求解复传播常数,保证了测量的精确与快捷.以等离子增强化学气相沉积法生长的SiO2薄膜为例,对其折射率和厚度进行了测定.实验证明,本文方法与传统方法相比,不仅具有更高的测量精度,而且数据处理更加快捷,完成一片样品测试,仅花费机时60ms.

利用溶胶-凝胶法制备了纳米ZnO薄膜,室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD).X射线衍射(XRD)的结果表明:纳米ZnO薄膜呈多晶状态,具有六角纤锌矿晶体结构和良好的C轴取向.观察到二个荧光发射带,中心波长分别位于395nm的紫带、524nm的绿带和450nm附近的蓝带.证实了纳米ZnO薄膜绿光可见发射带来自氧空位(V0)形成的浅施主能级和锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合;450nm附近的蓝带来自电子从V0的浅施主能级到价带顶或锌填隙(Zni)到价带顶或导带底到VZn的浅受主能级的复合.

基于卫星干涉超光谱成像光谱仪成像原理的分析,提出了一种新的遥感超光谱图像压缩方案,利用成像推扫平移特性提出一种低存储量,帧间小波域匹配的序列压缩,只需存储两帧图像,比起单帧处理提高图像PSNR 3-4dB.为了保护图像的光谱特征,系统采用了一种新的感兴趣区域(Region ofinterest,ROI)编码技术,使系统的压缩比提高8倍以上.该感兴趣区域(ROI)编码采用率失真优化斜率提升,而不是比特平面移位,使图像在相同的光谱分辨率下拥有更好的空间分辨率.试验数据表明,算法大大保护了图像的光谱特性,在8倍压缩比情况时,满足卫星干涉超光谱遥感图像要求.

基因改性细菌视紫红质BR-D96N由于M态寿命的延长而具有显著的光致变色特性.根据Kramers-Kronig变换关系,样品吸收光谱的变化会引起样品折射率的变化.本文首先从实验上测量了BR-D96N薄膜样品在光激发前后的吸收光谱,然后根据Kramers-Kronig变换关系,理论计算了对应此光致变色光谱变化的光致折射率变化光谱.实验上为了直接测量样品的光致折射率变化,采用Michelson干涉方法测量BR-D96N薄膜在不同探测波?は碌墓庵抡凵渎时浠?并与理论计算曲线进行了比较.

研究了多级复合抑振系统的动力学特性,以多级抑振系统刚体空间一般运动的坐标变换,系统的动能、势能和阻尼耗散函数,系统的拉格朗日方程为理论基础,得出适用于质量块之间或质量块与平台之间具有多个相对运动自由度的多级隔振系统的运动微分方程组.分析了主动控制力与抑振器参数之间的关系.结果表明:对于多级复合抑振系统,抑制中高低频振动时,抑振作动器置于抑振对象与刚体之间的抑振性能较好,所需的主动抑振控制力也不大,并且易于实现各种先进的抑振控制.

为了提高视频记录速度,通过分析视频记录系统的数据通道,找出通道的瓶颈所在;通过研究文件大小与存储速度的关系,采用RAID 0技术和文件合成与分割技术提高硬盘的存储速度,改善了系统的数据通道,最终达到了提高视频记录系统的整体速度,保证了记录数据的实时性和完整性.

本文根据Gurney-Mott原理建立了一个新型随机模型用于分析全息干板在激光辐照下的互易律失效规律,概述了互易律失效的原因,提出了建模思路,数值模拟出了互易律失效曲线以及曲线形状随曝光强度的变化.

采用直接对倾斜刀口成像的方法测量光锥与CCD耦合器件的调制传递函数.这种方法对静止刀口成像,利用刀口与光锥纤维列间的一定倾斜角度,在垂直于刀口的不同行之间形成不同的值,代替了传统刀口扫描中的扫描装置,并无需保证刀口与阵列的平行,相应地减小了测量误差.在数据处理中采用了二次平均法,即对同一幅图像得出的不同位置值进行平均及多次测量结果平均,在一定程度上消除了由于离散性产生的空间非平移不变性的影响.

研究了一种基于二元位相加密的大信息量数字全息水印方法,对需隐藏的水印信息用二元位相编码,然后再用2台阶位相密钥进行加密,作为水印插入宿主图像中,解码后得到了高质量的水印结果.与平面波照明数字全息水印相比,采用位相密钥数字全息水印有效地提高了水印提取的安全性和相对光学效率,并保持了对大信息量水印的提取质量,解码过程不依赖于原图像.计算和分析了二元位相密钥的空间分布对水印信息提取质量的影响,计算结果验证了理论的正确性.

利用杨氏双缝干涉原理讨论了平行光垂直照射下光栅的Tablot及分数Tablot现象.在成像平面上所观察到的光栅衍射条纹实质上是光栅中一定缝距的许多双缝对的杨氏干涉条纹的可除相干叠加条纹,其条纹间距和明暗中心位置都未变化;但是像相对于光栅即条纹分布相对于光栅刻线可能有半个周期的偏移,这可由双缝对参数α的奇偶决定,如果α为偶数则没有偏移,如果α为奇数则有偏移.

分析了温度变化对谐衍射透镜的焦距、谐振波长、衍射效率等性能的影响,建立了相应的数学表达式,并对其进行了数值模拟.提出了漂移函数的概念,以表征焦距和谐振波长随温度的变化程度.另外,还给出了各谐振级次的衍射效率随温度变化的相关规律.最后比较了在相位匹配数不同、但设计波长相同时,温度变化对衍射效率的影响,发现相位匹配数越大,衍射效率对温度变化越敏感.

提出了一种新颖的,在已知四分之一波片快轴方向的情况下,利用两个偏振片和一个三棱镜来提高波片相位延迟角测量精度的简便方法,给出了对该方法的理论分析与不确定度公式,并给出了应用实例.此方法的主要优点是可以提高测量精度,并且操作简单,容易实现.

物体含突变部分时,包裹相位很难准确恢复.若用双频光栅技术分两次测量,测量次数增加,不符合实时要求.提出用软件方法生成含两种不同频率的复合光栅,用液晶投影仪投影.针对不同物体突变情形,生成各种不同灵敏度的复合光栅.只一次采集,就达到过去双频多次采集的效果.两幅不同灵敏度的相位图可同时获取,相位去包裹时高精度光栅相位不确定性由粗光栅对应相位修正.最后,进行了实验测试.结果表明,新方法具有速度快、精度高、测试范围广等特点.

利用格林函数方法量子化色散吸收介质中的电磁场,研究了等离子体/色散吸收介质系统光场的量子性质.理论和数值计算表明,系统的工作状态与所选光场频率密切相关,等离子体介质的阻尼性明显地影响自身区域电场量子起伏功率谱,并且对另一侧介质中电场量子起伏功率谱的变化有连带作用.