测量了掺Er3+碲酸盐玻璃从紫外、可见到近红外的发光与激发光谱以及荧光寿命,发 现1532 nm红外光与550 nm可见光的激发谱在波峰形状与峰值波长方面很相近;当Er3+离子浓度从0.5%增 加到10%,可见发光与激发光谱强度减小,红外发光与激发光谱强度增强;寿命曲线展现出显著的能 量传递现象。研究结果表明所观察到的现象为近红外量子剪裁发光现象; 4I9/2、4F9/2、4S3/2与2H11/2 能级的双光子、双光子、三光子、三光子近红外量子剪裁效率上限值依次为193.8%、184.8%、277.9%与272.6%。

为实现药品的无损快检,设计了基于傅里叶变换红外光谱检测的光学系统, 系统工作波段为4000～12000 cm－1。设计合适的光学结构并确定光学元件的特征参数, 用Zemax对设计的光学系统进行光线追迹和优化分析。搭建实验平台,采集了5种相似药品的 近红外光谱数据,用主成分分析法(PCA)结合误差反向传播人工神经网络算法(BPANN)对数 据进行处理,有效区分了5种药品的光谱,识别准确率达到93.333%。实验结果表明:该近红外 光谱检测系统适用于药品的无损分析,能有效鉴别相似药品。

为实现小口径Hindle透镜对大口径凸非球面的高精度检测,提出了一种新的凸非球面 无光焦度双透镜Hindle检验方法,通过加入无光焦度校正透镜有效解决了传统Hindle检验的不足。对口径180 mm、半径380 mm、 偏心率2.8的凸非球面进行了设计分析,分别给出了不同光焦度分配及不同无光焦度双透镜 间距时系统的残余波像差曲线图,得出较优的系统残余波像差为0.0006λ,验证了该方法的可行性。

为进一步改善图像处理中的噪声抑制和边缘检测性能,提出了一种多尺度多方向结构元素形态学图像 边缘检测算法。该算法基于数学形态学中结构元素的方向性差异,充分利用了腐蚀、膨胀、开、 闭及其变换和组合运算。对图像进行去噪、边缘提取等预处理操作,以提高图像的信噪比和边缘细节; 利用递归的多尺度多方向结构元素形态学滤波得到图像的初始轮廓;利用多尺度形态学和多方向结构元 素进行图像边缘检测。实验结果表明提出的算法抗噪性强,能有效准确地提取边缘信息。

为了提高偏亮和偏暗图像的增强效果,提出了一种改进的直方图均衡化和SSR算法相结合的 灰度图像增强方法。对原始图像进行改进直方图均衡化增强,提取低频分量进行直方图均衡化, 与高频分量融合;对原始图像进行SSR算法增强;将得到的2个图像进行加权融合。结果表明:新 方法得到的图像比原始图像细节特征突出,视觉效果明显改善;对比度和信息熵得到提高、亮度 得到调整。在医学X射线图像上验证了其可行性,与其他增强算法相比,新方法更有利于图像的准确分析。

为了对现有机器人的物体识别进行优化和改进,提出了一种新的权重计算方法进行室内场景图像识别。 该方法通过对输入场景的转换获取无向带权图,在表面法方向的基础上,使用表面凹凸度这一指标来 进行表面粗糙度综合判定,取代了传统的布尔判定,大大提升了抗噪性能,避免出现错误传递放大的 情况。基于快速图像分割算法及时识别未知物体。实验结果表明:提出方法的鲁棒性及抗噪能力均较 强,优于单纯基于法方向的方法。与基于深度学习与推测的同类方法相比,所提方法性能更好,更适用于实际识别。

提出了一种与传统方法相比效率更高的量子图像显著性检测方案。为了在量子计算机中表示和存储RGB图像,并计算不同像素间的反差,此方案采用3量子位描述颜色信息, 把22n×2图像矩阵编码为量子叠加态;结合Hadamard门和受控旋转算子,计算基态概率幅可反映像素在RGB三通道上的全局颜色反差;通过有限次数的投影测量 可得到像素的归一化颜色反差及位置信息,并构建显著图。给出了相关量子电路的实现和复杂度分析。与多种传统显著性检测算法进行了对比实验, 结果表明提出的方案具有良好的检测效果和更高的检测效率。

通过几种函数变换把(n+1)维多重sine-Gordon方程的求解转化为常微分方程组的求解。 利用常微分方程组的首次积分与可求解几种常微分方程的Bcklund变换和解的非线性叠加公式, 构造了(n+1)维多重sine-Gordon方程的无穷序列类孤子新解。

提出了一种基于商售光纤构建的适用于精密光谱光频梳应用的100 MHz重 复频率色散管理孤子光纤激光器的设计方案。通过采用低负色散光纤调控重复频率、高正色散光 纤增大腔内脉冲呼吸比,构建了重复频率为108 MHz、中心波长为1550 nm的 基于正色散掺铒光纤的色散管理孤子光纤激光器,该激光器腔内净色散为－0.0023 ps2,直接输出脉冲宽度为70 fs,经 光纤压缩后脉冲宽度为48 fs, 且脉冲中心波长处在1550 nm。

通过在双层金属开圆孔阵列并嵌入对称开口谐振环结构, 设计了一种新型金属-介质-金属透射增强结构。 用电磁仿真软件对该结构的透射特性进行模拟,研究了单元结构的几何参数对透射峰的影响。结果表明:增加开 口谐振环可以有效增加透射峰数量,实现了0.2～1.1 THz内的多频超强透射。根据透射峰处金属表面的场分布,透 射峰与磁谐振、局域型表面等离子体、传播型表面等离子体、法布里-珀罗谐振及他们之间的杂化耦合有关。 结果对深入研究超强透射特性及透射机理具有一定的指导意义,也为太赫兹微波器件设计和性能分析提供了重要参考。

针对星载CO2遥感探测空间外差光谱仪2.04 μm通道光谱定标的应用需求, 研制了一台2.04 μm波段窄线宽波长可调谐的高稳定性铥钬共掺光纤激光器(THDFL)。利用线型复合谐振腔的 维纳效应扩大有效纵模间隔,有效抑制了多模激光振荡,输出激光线宽达7.5 MHz; 通过对振动 隔离和温度补偿封装的FBG施以轴向拉伸应力,该THDFL可在2040～2042.5 nm范围内调谐,且输出波长不 确定度小于5×10－3 nm; 使用研制的1565 nm光纤激光泵浦源, THDFL输出功率达192 mW;利用该 可调谐THDFL提供的输出激光,溯源于波长标准后实现了空间外差光谱仪2.04 μm通道的光谱定标,且定标精度优于设定的指标要求。

在星地量子密钥分发中,两个合法用户Alice和Bob通过星地链路窗口完成密钥分发。 密钥分发后Alice和Bob拥有不一致的密钥序列X、Y,双方通过理想公共授权信道传送部分信 息序列,得到一致的密钥序列,这一过程称为数据协调中的密钥纠错。在密钥纠错中,理想公共授权 信道传输的信息序列是X经编码产生的校验序列,要求密钥序列的编码模块所占FPGA资源少,编码速度快。 提出了一种基于FPGA和Turbo码的编码方案,其占用FPGA资源少,编码速度快,可根据需要选择编码码率。

研究了基于Bose-Einstein凝聚(BEC)腔光力学系统中的相干完美吸收现象，阐述了诱导相干完美吸收产生的条件，分析了强耦合BEC光力学腔发生相干完美吸收时的 能量转换。通过控制泵浦场功率可以有效调制相干完美吸收。当相干完美吸收产生时，输入探测场能量完全转化为机械振子和腔场能量而不产生任何透射和反射, 并且通过改变腔的品质因子可实现能量萃取。强耦合BEC腔光力学系统为基于相干完美吸收的换能器、调制器及光开关等潜在应用提供了理论基础。

利用动力学蒙特卡罗方法计算了里德堡态铷原子的偶极阻塞效应,分析了主量子数和激光 功率对偶极阻塞效应的影响。随着主量子数、激光功率增加,偶极阻塞效应随之增强。激光 功率足够高时,被激发到里德堡态的原子将趋于饱和。结果表明:通过选择铷原子里德堡态 能级和调节激光功率可以操控里德堡原子的偶极阻塞效应,这在制作量子比特及量子信息处 理等方面有重要的应用。

研究了鬼成像系统的点扩散函数(PSF),以轴向运动目标的鬼成像系统为例理论推导出其 点扩散函数,并进行了数值模拟和计算机仿真实验。结果表明：目标在信号光路轴向的运动会 导致成像质量的下降,速度越大成像质量越差,应用点扩散函数方法分析鬼成像系统的成像质 量可以在不成像的情况下预先判断成像效果,相对于传统的质量评价方式有很大优势。

量子密钥分发是一种重要的量子通信方式。为了提高量子密钥分发的可行性、安全性和效 率,提出了一种基于单粒子态的具有双向认证功能的多方量子密钥分发协议。在协议中, 量子网络中的任意两个用户均可在半可信第三方的帮助下进行双向认证并共享一个安全的会 话密钥;协议中作为量子信息载体的粒子不需要存储,这在当前技术下更容易实现。安全性分析表 明所提出协议在理论上是安全的。

基于后焦面成像确定波导传播特性的基本原理,结合 平面波导中的菲涅尔反射理论,设计了 一种聚合物平面波导光学参数测量仪。通过MATLAB拟合处理数据实现了对样品局部折射率和厚度高精度、 高空间分辨率的实时测量,平面波导厚度测量精度可以达到纳米量级,空间分辨率可达到300 nm。 该测量仪结构简单、易于操作,在光学传感和细胞内生物传感领域具有很高的应用价值。

将单锥微纳光纤模式干涉仪和石墨烯相结合,实现了一种高灵敏度的光纤式氨气传感器,其利用 石墨烯的特异性吸附效应及微纳光纤结构的高灵敏度传感特性,通过检测干涉光谱的漂移量实现了对氨气 浓度微弱变化的检测。对不同组传感器进行了对比分析,结果表明当光纤直径为3.4 μm时最大检测灵敏度为10.8 pm/ppm, 与文献中采用其它光纤结构所报道的结果相比几乎提高了一倍。该传感器具有结构简单、易于实现 及灵敏度高等优点,在危害气体浓度报警和人体健康检测等领域有潜在的应用前景。