建立了用蒙特卡罗和光线跟踪法计算高功率固体激光系统棒状放大器能量沉积分布的模拟程序。在本文的模型中正确考虑了光线在反射器和激光棒上的多次反射,氙灯的辐射光谱以及钕玻璃的吸收光谱。计算结果与作者用阈值法测量的增益均匀性以及用哈特曼网格法测量的氙灯泵浦对激光波面畸变的影响是一致的。

在理论上对强外腔反馈情形的外腔半导体激光器线宽压窄效应进行了分析,对消反膜剩余反射率、外腔反射率、外腔腔长对线宽压缩的影响进行了研究;在实验上采用光纤光栅作为反馈元件,与一端镀有消反膜的1.5Lm波段的常规多纵模半导体激光器耦合,构成强反馈光纤光栅外腔半导体激光器,得到单频窄线宽的激光输出,静态下边模抑制比大于30 dB,线宽小于120 kHz。

介绍了研究分别限制结构的(SCH)InGaAsP-GaAs半导体激光器所得到的最新成果。利用引进的俄国技术,基于量子阱(QW)结构的InGaAsP-GaAs激光器,可用短时间液相外延(LPE)技术制造。在(100)GaAs衬底上制成的InGaAsP-GaAs分别限制结构的激光器,主要参数如下:发射波长K=808 nm,阈值电流密度J=300 A/cm2,对于条宽w=100 μm的激光器,连续功率为1～2 W。对制成的激光器,进行连续1000 h的实际寿命试验,并讨论了对寿命的影响因素。

分析了晶体的不同切割方式对形成自泵浦位相共轭输出的影响,报道了晶轴与晶面成18°角的Ce:KNSBN晶体自泵浦位相共轭输出特性,实验证实了共轭反射率与入射角和入射位置有关,并得到反射率为57.16%的共轭输出。共轭光的形成时间随入射光强的增大而缩短。

利用飞秒互相关二次谐波信号时间选通技术,实现了对埋藏在高度散射介质中物体的透射成像和反射层析成像。互相关时间选通门有效地选出了携带物体信息的弹道光子和蛇行光子,排除了给成像带来背景噪声的漫射光子,分别获得了散射介质中物体的二次谐波一维和二维图像。

研制了室温CdxZn1-xTe/ZnTe多量子阱法布里-珀罗(F-P)腔光双稳器件,并在该器件上观察到皮秒量级的室温激子光双稳。研究结果表明,CdxZn1-xTe/ZnTe多量子阱光双稳器件的光双稳阈值和对比度分别为363 kW/cm2和4:1。根据CdxZn1-xTe/ZnTe多量子阱的吸收谱和激子非线性理论,归结CdxZn1-xTe/ZnTe多量子阱光双稳的主要非线性机理为激子的饱和吸收。

报道了在C60与NH2(CH2)3Si(OC2H5)3中的胺基反应生成C60-NH2(CH2)3Si(OC2H5)3物质后引入r-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷[CH2OCHCH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3,3-Glycidoxypropltrimethoxysilane,简称KH560]与二甲基二乙氧基硅烷[(CH3)2Si(OC2H5)2,Diethoxydimethylsilane,简称DTDS]物质的溶胶-凝胶过程。成品之后的有机-无机复合材料表现了较强的机械性,弹性和抗激光损伤性。克服了C60-NH2(CH2)3Si(OC2H5)3物质直接固化后的脆性。块体材料能在机器上手工抛光而不破裂,加工成实验所需的光学面。比表面积测试(BET)实验显示这种材料的微孔表面积极其小,为0.6502 m2/g。用YAG调Q、脉宽10 ns、波长532 nm的激光器实现了这类新型材料的光限制效应。

使用激光多光子电离质谱技术,研究了甲胺分子在425～495 nm波长范围内共振增强多光子电离碎裂(REMPIF)过程,记录了母体离子和与碎片离子产额与波长的依赖关系。由于共振增强多光子电离(REMPI)母体离子谱与碎片离子谱的相似性,可用探测总离子信号的方法来替代单独的母离子探测,有效地提高痕量探测的灵敏度。

以参数化方式[y]=(qy-1)/(q-1)定义q玻色湮灭算符aq,生成相应的q相干态,找出能产生并保持这类q相干态的体系的哈密顿量。研究aqk(k≥1)的正交归一本征态的数学结构和量子起伏性质,发现这些本征态中只有偶q相干态存在通常的压缩效应,并且当q<1时,场的两个正交分量在各态中的量子起伏可以同时有小于相干态的最小不确定度(1/4),有q压缩效应。

用解析方法导出了单模激光场的Mandel因子,从而给出了产生亚泊松分布的泵浦条件。

采用矢量理论处理了多台阶位相光栅的衍射问题。用半数值的方法把微分方程转化成广义本征值方程。在利用纵向边值关系作模式匹配时,引入了模式变换阵、反射系数阵和透射系数阵,从而获得了计算电磁场振幅系数阵的递推公式,最后求出任意偏振状态下各级透射波和反射波的衍射效率。采用此法设计的程序极大地减少了运算量,计算稳定可靠,可快速地在微机上计算具有任意多个台阶光栅的衍射问题,从而为用矢量衍射迭代方法设计二元光学元件提供了一种快速简便的算法。所得结论与标量衍射理论有较大差异。

用广义惠更斯-菲涅耳衍射积分对有振幅调制和位相畸变的高功率激光束通过有中心遮拦透镜的聚焦特性作了详细研究,并对焦面处光束的可聚焦性进行了讨论。数值计算结果表明,功率(能量)集中度与光阑的遮拦比、光束截断参数以及振幅调制和位要畸变参数等有关。

以体心四方为例,叙述了由相干结构导出入射光配置的原则和方法。用相干光强的分布模拟晶格点阵。选择这样几组晶面,使它们的密勒指数较低且具有对称性。通过建立这些晶面与相干光束之间的几何关系,就可能获得光束配置的解析解。这种方法比数值模拟方法有明显的优越性。

采用蒙特卡罗(Monte-Carle)方法对脉冲光在组织中传播的时域特征作了研究,并把计算结果与漫射理论的解析解作了比较。文中详细分析了组织光学特性参数与组织表面时间分辨的漫反射光分布之间的关系。结果表明:散射系数影响着漫反射光强到达峰值的时间,吸收系数影响着漫反射光强在峰值之后随时间下降的速度,而g因子对响应曲线的前沿影响较大,在后沿阶段基本上没有影响。文中的另一个结论是从时间分辨的漫反射光测量中可以无损地反演组织的光学特性参数,从而可以以一种更迅速、方便的方式无损地测量组织中血氧和肌氧的含量。

度规光学中的聚焦定理被导出。给出了光束的聚焦、散焦和陷的条件。讨论和分析了在静态轴对称介质中的应用。

检测了鲱鱼精DNA纤维和经过40 ℃、91 ℃、200 ℃加热处理的拉曼光谱。研究结果表明,在熔融温度以下热处理对DNA构象的影响是轻微的,在熔融温度以上则随温度的升高,对DNA分子结构的影响及破坏也逐渐加剧,首先受影响的是腺嘌呤和脱氧核糖。对天然鲱鱼精DNA溶液和经紫外光照射后溶液拉曼谱图的检测分析表明,紫外辐射会严重影响DNA的构象,损伤碱基间的氢键和基团,所造成DNA的变性是不可逆的。

研究了以掠入射的平面偏振光激励的多孔硅的光致发光。实验结果显示,光的入射角对多孔硅的发光行为影响不大,然而,以z方向偏振光激励的发光强度明显高于以x方向偏振光激励的发光强度。激励光电场相对于样品表面的不同取向引起光致发光的差异,这反映多孔硅的光学性质是各向异性的,也排除了纯粹的硅量子点的集合作为多孔硅结构的可能性。

用离子束溅射技术和热处理方法,制备出颗粒尺寸和镶嵌密度均可控制的高质量Ge-SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜。在室温下测量了不同粒度纳米锗颗粒镶嵌薄膜样品的吸收光谱,观测到在可见光区有较强的光吸收和吸收带边蓝移。研究表明:镶嵌在绝缘介质薄膜中的纳米锗颗粒的能带是量子化的,随着纳米锗粒子平均尺寸的减小,其吸收带隙增加,吸收带边蓝移的程度相应增大。用有效质量近似模型讨论了量子尺寸效应和介电限域效应对纳米锗颗粒电子结构的影响。

分析了自适应光学控制系统中闭环带宽与对湍流校正的有效带宽的关系,比较了采用比例积分控制和纯滞后补偿控制的自适应光学控制系统的带宽。分析结果认为自适应光学控制系统应当具有较高的有效带宽,较低的闭环带宽,系统中的时间延迟是限制自适应光学控制系统有效带宽的主要因素。

对于芯区为克尔型非线性介质、覆盖层和衬底为线性介质的平板波导,用Krylov-Bogoliubov-Mitropolsky的渐近法导出了色散方程及场分布的二阶近似数学表达式,使计算量大为减少且结果精确。给出了对称和非对称情况的典型实例。

用能量为2.8 MeV、剂量为1.4×1016 ion/cm2的He+在室温(300 K)下注入到晶体材料LiTaO3中,形成了离子注入平板光波导。用棱镜耦合法观察和测量了LiTaO3波导导模的分布,并对退火前后的LiTaO3波导的折射率分布进行了计算和比较。利用背散射沟道技术分析了由于He+的注入而引起的波导表面的损伤。

采用迈克尔逊(Michelson)光纤白光干涉系统,通过测量随着温度或应变改变而变化的光程,给出了单模光纤有效折射率的温度和应变相关特性。对于SMF-28型单模光纤,测得折射率温度系数和应变温度系数在波长为1300nm处分别为0.762×10-5 /℃及-0.1332×10-6 /με;在波长1550 nm处则为0.811×10-5 /℃及-0.1649×10-6 /με。并与几种不同光纤相应的数据进行了比较。

对1.55 μm波长的Si1-xGex光波导和Si1-xGexSi多量子阱(MQW)红外探测器的集成器件结构进行了系统的分析和优化设计。优化结果为:1)对Si1-xGex光波导,Ge含量x=0.05,脊宽、高和腐蚀深度分别为8、3和2.6 μm;2)对Si1-xGexSi多量子阱红外探测器,Ge含量x=0.5,探测器由厚度为550 nm、23个周期的6 nm Si0.5Ge0.5+17 nm Si组成,长度约2 mm。结果表明,这种结构器件的内量子效率可达88%。

讨论了利用微带传输线获取连续可调任意整形电脉冲的方法,并从理论上分析了最优化设计的问题,以此为依据所设计的微带传输线,在实验中获得了形状和连续可调性都比较满意的波形。

提出了一种新型的具有灵活扩充能力的分块式纵横制(Crossbar)光互连网络体系结构,并给出了该网络在最大扩充时光学子系统的物理实现及相应的一些实验结果。该体系结构中可采用自电光效应(SEED)器件作为高速光调制器,采用在单块GaAs基片上集成的场效应晶体管-自电光效应器件(FET-SEED)作为逻辑光开关器件。这种分块式网络体系结构,可以灵活地采用编码规则和选择一块、二块或四块场效应晶体管-自电光效应器件来提供可扩充的光接收模块的数目,解决了常规纵横制网络不易扩充的问题。但该种网络的最大规模为32×32。这种网络体系结构用在构造分布式多个计算机组成的网络计算应用中特别理想,在同步数字系列交叉互连系统的交叉连接矩阵的实现中也很有竞争力。

可调谐法布里-珀罗腔(F-P)可用于频分复用、波分复用以及光孤子通信系统之中,是一种重要的光学器件。本文从原理上分析了制造性能优良的法布里-珀罗腔所应考虑的各种因素,结合两种先进的制腔方法,即腔外匹配和腔内加光阑法,解决了制做过程中所遇到的技术问题,制成的腔具有较高的性能。

制备了以8-羟基喹啉锌Znq2为发光层、苯乙烯胺衍生物SA为空穴传导层、口恶二唑衍生物PBD为载流子局限层的单层、双层和三层结构的有机发光二极管。研究了它们的电致发光性能如电致发光光谱、电流密度电压特性和电致发光亮度电压特性等。发现三层器件ITOSAPBDZnq2Al产生宽带的近白色的发射。研究了近白色发光器件的发光峰随驱动电压的变化规律,得出了宽带发射是载流子同时在SA层和Znq2层复合发光产生的结论。

细菌视紫红质是一种光能存储与能量转换的生物膜蛋白质分子,在光作用下,能产生极为迅速的电荷分离和蛋白质电响应信号,这种光电信号不同于一般无机光电材料的光电响应特征。用电泳法在ITO导电玻璃上沉积出定向细菌视紫红质薄膜,与铜电极构成夹细菌视紫红质薄膜和导电凝胶结构的光电探测器。实验研究了这种光电探测器在532nm波长、30ps超短光脉冲作用下的光电响应信号。分析了产生这种光电响应的机理。

介绍了EIS型光寻址电位传感器(LAPS)系统,并以实验为基础,研究了偏置电压、光调制频率、光功率等参数对EIS型光寻址电位传感器光电压的影响,并提出了优化参数,为光寻址电位传感器在液体分析中的应用奠定了基础。同时发现光电压与待测液pH之间具有超能斯特响应关系的现象。

提出一个软X射线投影光刻、缩比为61、由两非球面镜构成的光学系统。该系统在波长为13 nm时,可获得<30 mm的平像场和优于0.1 μm的光刻线条分辨率,其最大畸变为0.4%。

描述了基于外差干涉仪原理的用于精密空间光学的准直方法,分析了该方法进行光学系统准直的系统误差;结果表明,只要较好地控制倾斜误差和照明光源的质量,系统误差就可以消除。实验结果说明,系统的测量误差接近探测元件的分辨率。

建立了粗糙波面点扩散函数。所建立的点扩散函数,包括“核”和“晕圈”两部份,前者随粗糙度的增加而减少,后者随粗糙度的增加而增加。

给出利用光注入分布布拉格反射激光二极管实现2.5Gbit/s的波长变换的实验结果。本结果实用于超高速光通信。