用数值模拟的方法研究了光折变振荡器的一些时空行为。结果表明在简并或准简并条件下的横模空间耦合将使得光折变振荡器表现出与普通激光器相似的时空现象,例如不同横向模式间的合作频率锁定,时空周期行为及多模振荡时的阵发混沌现象等等。

首先给出布拉格(Bragg)型声光双稳系统耦合驱动的混沌同步化方案,用最大条件Lyapunov指数分析方法得出耦合驱动下系统混沌输出同步化条件,发现通过适当比例的耦合驱动可以使两组混沌系统达到同步的混沌输出。分析表明此混沌同步化方案可以抵抗噪声的干扰,并且在两系统出现偏差时仍可以实现混沌同步,找到了实用的单变量延时微分系统非Pecora-Carroll规则的混沌同步化方案。最后做了实验验证。

用量子阱激光器增益与载流子浓度的对数关系(增益饱和效应)取代了体材料的线性关系,得到了适用于量子阱结构的速率方程,详细分析和计算了这一修正的影响。计算表明,对长腔(低损耗)器件线性关系是较好的近似;对短腔(高损耗),线性关系则有较大的误差,必须考虑增益饱和的影响。否则将过高估算自发辐射因子的测量值、过高估计弛豫振荡频率和最大调制频率。这一结果对微腔激光器的研究具有重要的意义。

报道了聚四氟乙烯积分球腔内光折变晶体BaTiO3Ce在He-Ne激光作用下产生自泵浦相位共轭的增强现象,并对实验结果进行了分析。

利用掺铒光纤和光纤定向耦合器组成全光纤谐振腔,在光学非线性条件下,实现了全纤光学双稳运转,实验双稳阈值与理论相符。

采用斯塔克调制电旋转激光光谱技术(SM-ERS)将由偶然简并能级跃迁产生的电旋转信号从非简并能级跃迁中分离出来,因而简化了转动量子态的跃迁谱线,减少了谱线重叠现象,反映了分子能级受偶然简并斯塔克相互作用以及电四极相互作用的特性,非常适合那些转动谱线密集、微扰严重的多原子分子的光谱测量与分析。本文既给出了这种光谱技术的半经典理论模型,又运用微扰理论解释了用该技术所测的NO2分子的转动光谱的形成原因和它们的主要特征。

测量了Cr4+:YAG、Cr4+:Mg2SiO4晶体在室温和液氮温度下的荧光光谱、吸收光谱和激发态寿命,讨论了温度变化时,两种晶体中Cr4+近红外辐射积分强度变化与激发态寿命变化的关系,得出结论:在77～300 K范围内,Cr4+的3T2能级荧光辐射截面本身受温度影响不大,Cr4+辐射荧光的变化,主要是由无辐射驰豫速率随温度变化而引起的。

测量了几种不同组分的(Si)M/(Ge)N应变超晶格材料的椭偏光谱(2.0～5.0 eV),并得到了其介电函数谱;应用介电函数的临界点理论,研究了(Si)M/(Ge)N应变超晶格材料的光学性质。发现短周期Si/Ge应变超晶格除了具有明显的E1和E2带间跃迁外,还存在与应力和超晶格能带的折迭效应有关的跃迁峰,其能量分别位于2.3～3.0 eV和3.3～4.0 eV范围内。

实验观测了短腔染料激光器输出的多纵模激光及其经一级染料放大的激光光谱,比较了光谱特性。在一定情况下,短腔染料激光器的多纵模激光经放大器放大可产生一个至几个新纵模,新纵模与短腔染料激光器输出的纵模有相似的频率间隔、线宽及频率牵引等特征。新纵模产生属于三阶四光子混频(即四波混频)为主导的非线性光学效应。存在频率牵引表明,增益介质中的多波混频存在频率失配,在这一四波混频中光子能量并不守恒。

将二元的金属-介质非均匀复合物的等效介质理论推广到三元的情况,并由此计算出两种铝阳极氧化着色膜(Au-Cu-Al2O3,Ag-Cu-Al2O3)试样的反射谱。与实验结果对比可看出,计算曲线与实验曲线大致相符,表明了该计算方法在一定范围和条件下的适用性,从而为多元复合表面材料光特性的理论研究提供了一种可行的方法。

从理论上对加性噪声和倍增噪声之间有耦合作用的一维激光模型进行了分析,发现耦合的性质对激光场涨落影响较大。噪声之间的正耦合会延缓强度相关函数的衰减,增强激光系统的统计涨落。噪声之间的负耦合能抑制激光系统的统计涨落,提高激光场的相干性,使激光系统由随机过程向确定过程过渡。

以功率为900 mW、波长为488 nm的单线氩离子激光作为泵浦源,在腔内不加任何主动调制器和可饱和吸收体的情况下实现了Cr:LiSAF激光器的飞秒级自锁模运转,得到了脉冲宽度为40 fs、重复频率为100 MHz、平均输出功率为45 mW的稳定的锁模脉冲序列。

给出了激光二极管端面泵浦的驻波激光器单频运转时的最大泵浦功率与腔参数和激光介质参数之间的简单函数关系,对于单频激光器的设计具有实际指导意义。

用准连续激光二极管列阵侧面泵浦Nd:YAG固体激光器,获得39.5 mJ的静态输出,器件重复频率为50 Hz,效率最高达39.5%。对该器件进行了细致的实验研究,验证了理论计算的正确性,并对实验结果进行了分析。

研制了一种液晶灵巧像素光学神经元阵列器件,它利用光电混合集成技术,以非晶硅作光敏材料,以液晶实现光调制,通过特殊设计的器件结构,能实现对两束光的相减和非线性取阈等人工神经元功能。该器件具有8×8个神经元,以全并行方式工作。

根据数学形态学的基本思想,采用离焦的卷积光学系统,利用电子俘获材料的饱和特性和图像减法功能实现图像微分。这一种方案具有清晰度高、实时性、全并行性的优点,取阈和减法运算都用一片电子俘获薄膜来实现。

提出一种在显微镜照明光路上实现假彩色编码的方法,即在照明光路上对光源进行分区彩色编码,以得到彩色化的显微图像。

提出了一种有关体积全息图机制的新看法。与以往的布拉格衍射模型不同,认为体积全息图由法布里-珀罗干涉仪构成。多光束干涉的优点是形成体积全息图特性的基础。基于这种新看法的计算机模拟给出了非常好的反射全息图的衍射光谱。

利用变分法得到了任意光脉冲传输的一般特性及高斯光脉冲压缩(或扩展)的必要条件。这说明在一定初始条件下时空非对称的光脉冲也可形成“光子弹”,在某些区域内,通过时空耦合作用,光束的空间会聚可以导至脉宽的压缩。

提出一种在单模光纤正常色散区由连续波产生超短光脉冲串的新方法。即让连续波和一个波长位于光纤正常色散区的调制脉冲串在光纤中同时传输,交叉相位调制效应和群速度色散效应的相互作用能使连续波演化成一串超短光脉冲,其脉冲宽度比调制脉冲串中的脉宽要小得多。本文还通过计算机模拟,对这一方法进行了全面的考察和分析。结果表明,该方法不仅实用,而且可取得较好的效果。

从空域与时域的相似性出发,把克尔介质近似为时域二次折射率介质,从而得到了脉冲在该介质中的解析形式,并给出了相应的时域传输矩阵。

在可见光域(632.8 nm光波段)研制出钛扩散铌酸锂质子交换光波导偏振器。同时,给出波导偏振器参数测试装置。在理论上,利用物理光学和波导色散理论分析与计算了这种偏振器的消光比,分析了影响器件性能的各种因素。理论计算与实验结果符合良好。

设计了一种光路全闭合的光学电流传感头,推导出传感头双折射和被测量关系的解析式,得出了若干重要的结论,给出了实验结果。此传感头已在110 kV变电站投入试运行。

本文介绍一种新型的反射式场镜的设计。该场镜除了具有透射式场镜的作用外,同时还起扩束作用。

提出了完成大口径镜面的多孔径拼接技术,即利用实时相位探测技术实现尺寸小、精度高的子孔径镜面之间的位相合成,从而获得性能优越的大口径镜面。然后对多孔径拼接技术原理进行了较为详细的数学描述,并完成了原理性实验,最后获得了实验结果。

工作介质进行的高次谐波实验的初步结果。研究了激光能量和气体密度对高次谐波的影响,目前得到的最高次谐波为25次,相应波长为31.4 nm。深入的实验研究正在进行之中。