利用密度矩阵方程和麦克斯韦传播方程的耦合并且考虑激光脉冲的横向效应, 在柱对称的条件下, 研究了两束脉冲在级联系统中的共振传播, 考察了脉冲在光学厚介质中的时空演化过程。 数值计算中考虑了两个上能级的自发辐射速率, 给出了脉冲能量的空间演化及电离粒子在空间的分布。

以静态场隧道电离为基础,在准静态近似的条件下,对描述强光场中原子及其各阶离子电离的电离速率进行了较为系统的总结,纠正了早期对隧道电离的电离速率公式进行讨论并且在后来的计算中被广泛引用的文献［10］中公式(13a)的错误,并对部分稀有气体原子及其各阶离子在线偏振、圆偏振强光场中的电离速率及相应的阈值光强进行了比较。

采用“交替隐型算法”对光学薄膜中的加热过程进行了数值分析, 求解得到了薄膜中的二维温度场, 并给出了一些计算实例。

采用导模传输分析法设计了多模干涉型1×4光功分器。根据所确定的器件结构参数,结合器件设计和制作过程中可能遇到的因素,详细分析了器件中自映像效应多模波导的宽度和长度、波导的折射率等结构参数对器件性能的影响。进行了多模干涉型GaAs1×4光功分器的制作和测试。测试结果表明,所研制的器件实现了1×4光功分器功能。针对实验过程和测试结果中遇到的问题进行了讨论,并提出了进一步完善器件性能的方法。

考虑了从电容器储能到激光介质储能的多个能量转换环节,引入时间因子和三维空间放大自发辐射,对多段阵列式放大器(MSA)性能作了详细的计算模拟,包括多段阵列式放大器的中间和边缘闪光灯阵列间的泵浦平衡、储能、增益系数和增益分布等重要激光参数随时间的变化,用利弗莫尔实验室的实验参数对本文的程序进行了校核,并演示了该程序的预估能力。

采用有限差分方法对双波长飞秒激光器的锁模方程进行了数值分析,得到了不同参数下交叉锁模脉冲的数值解。结果表明,在双光束谐振腔内,由于自相位调制、群速色散、交叉耦合、增益放大以及损耗调制的作用,在一定条件下,激光器能够从连续运转状态发展到锁模状态,并产生双波长飞秒交叉锁模脉冲。

在波分复用(WDM)光纤通信系统中,群速度色散(GVD)、自相位调制(SPM)、互相位调制(XPM)以及四波混频(FWM)等非线性效应能明显降低系统性能。给出了此类系统中四波混频效应的简单估算公式,以及在采用单信道方法仿真波分复用系统的非线性效应时,为保证计算精度所需的步长的选取公式。提出了一种基于求解多信道耦合波方程组的群速度色散/自相位调制/互相位调制/四波混频仿真算法,可大大减少计算工作量。这些都有助于光纤通信系统的设计。

在1×N波分复用/解复用器中,N+1个自聚焦棒透镜构成了一个1到N的准直系统。自聚焦棒透镜之间的间隔不等,导致了较大的不均匀的附加耦合损耗。为了使总的平均损耗最低,N+1个自聚焦棒透镜的长度应匹配选择。数值计算结果表明,输入自聚焦棒透镜应比1/4节距稍长ΔZ0=20～50μm,因N而异,有一上限。N个输出自聚焦棒透镜的长度不等,靠近输入端者比1/4节距略短,远端者比1/4节距略长,亦因N而异。这样匹配使得总的损耗最低,适用于N≤8(尤其是N≤6)的情形。

利用非均匀波导的多层分割法,对传统WKB法的相移值进行修正,导出了改进的WKB计算公式,并给出相移修正值的计算公式。对常见的典型折射率剖面(指数型、高斯型、余误差型、截断线型)的数值计算表明,该方法所得公式的精度远高于传统的WKB近似,在接近截止时仍与精确数值十分吻合。

研究了微腔中原子衰变问题。考虑微腔中存在两个原子,两原子与腔场强耦合形成的缀饰原子与腔壁相互作用在特定初始条件下的衰变问题,指出在腔场中该衰变方式下,腔场光子数越多,衰变则越强。

颜色感知的基本三要素为物体、光源和人眼,每种要素的变化均会引起颜色感知的变化。但是,在每种要素中,每个波长上同等大小的变化却显示出不同程度的颜色感知差异,在某些波长处,呈现较强的灵敏性,而在另外一些波长处有较大的惰性。本文根据色度学理论,在众多的匀色空间和色差公式中,以通用性较好的CIE1976L*a*b*匀色空间和色差公式［1］为例,定义了颜色灵敏函数;分别推导出颜色三要素下的物体颜色灵敏函数、光源颜色灵敏函数和人眼颜色灵敏函数的数学表达式;并在整个颜色空间对三种颜色灵敏函数进行了比较系统和全面的研究;总结了颜色灵敏函数的一般规律。三种颜色灵敏函数数学模型在计算机配色、光源的研制、色度仪器人眼的模拟等方面均有一定的应用。

提出用CO2激光加热后记录固定的方案对LiNbO3晶体中的全息进行实时实地局域热固定。通过加载绝热体,利用连续激光加热晶体待固定区域局部范围至接近200℃,停止加热开始记录,至该区域温度降至100℃时,将固定一个体全息。文中给出了热传导模型及其数值解。由得到的初步结果参数进行了一系列实验。实验结果显示,应用这种方案可成功地对光折变全息进行实时实地局域热固定,并且具有温度更均匀的特点,所固定的全息质量有较大改善。

在LiNbO3中掺进In2O3和Fe2O3用恰克拉斯基(Czochralski)法生长In:Fe:LiNbO3晶体。测试表明,In:Fe:LiNbO3晶体抗光致散射能力高,响应速度快,存储保存时间长。研究了In:Fe:LiNbO3晶体全息存储性能的机理,测得的衍射效率最大值为73%。

提出了一种基于多层前馈神经网络的二维不变性目标识别方法。利用傅里叶描述器提取具有旋转、平移及尺度不变性的目标形状特征。由于所识别的工业工具具有一个自由度,它们的形状有一定的动态变化范围,导致同一目标的形状特征矢量的不唯一性。文中采用含有两个隐层的多层前馈网络学习及识别这些特征矢量。在实验中,对四类机械工具进行测试,并将所提出方法与最近邻分类器进行比较。结果表明,具有反向传播(BP)学习算法的多层前馈网络对噪音和形状特征变化具有鲁棒性,且它还能判断未训练样本。

根据目标粗糙表面散射回波统计理论和随机相位匹配规则分析了相干激光雷达光学天线参数确定和本振光设计方法,研制了一套扫描激光雷达光学天线系统,并应用于单管线性调频脉冲压缩激光雷达接收到了7.8km外房屋的散射回波信号,信噪比较好,激光功率约为5W。

采用金属有机化合物气相淀积(MOCVD)方法成功地研制了具有两对梯度折射率(GRIN)异质结结构的InGaAs/AlGaAs应变双量子阱激光器。该激光器的波长为970～982nm,室温连续工作阈值电流密度为140A/cm2,工作在0.9A时单面连续输出光功率为520mW,工作在2.0A时,连续输出光功率为1.49W,最高功率可达2.4W。微分量子效率高达0.83W/A。

利用受激布里渊散射相位共轭特性和Q开关特性组成Nd:YAG激光谐振腔,代替传统激光器全反镜和调Q装置,获得能量100mJ、脉宽13ns的线偏振相位共轭激光输出,相应的激光器总体转换效率为0.47%,同时将单共振KTP光学参量振荡器置入腔内,得到波长1.57μm、能量15mJ的参量振荡激光,实验上证实了受激布里渊散射相位共轭腔内光学参量振荡器运行的可行性。

设计制作了一套反转剪切干涉仪,测量了KrF准分子激光的空间相干性。用这种方法,能够一次测量激光的空间相干度,并且在不用条纹相机的条件下能够实时测量相干度随时间的变化过程。在有注入、无注入锁定及在非稳腔中经过不同路程条件下对激光的空间相干性进行了测量,并且利用变换矩阵分析了相干度在非稳腔中的传播及其演变过程,计算了激光在不同往返次数的相干带宽度。

描述一种用非相干光制作二维彩虹模压全息图母版的新技术。该技术用紫外灯作为记录光源,记录系统中不用任何光学元件,记录过程不需防振条件。色彩编码是从记录了狭缝像的“彩虹版”上进行条纹复制而获得。彩虹版可以无数次重复使用,所以全息图母版的记录十分简单。该技术投资少、效率高,制出的全息图质量好,对大批量模压全息图制造有很高的实用价值。

激光预处理是一种提高光学薄膜破坏阈值的新技术,采用小光斑扫描并逐步提高预处理能量的方法,对不同类型的薄膜进行激光预处理,实验结果发现,除了HfO2/MgF2多层反射膜外,其它样品的0几率破坏阈值F0%、发生破坏的最低能量密度值FDmin、不发生破坏的最高能量密度值FNDmax以及50%几率损伤阈值F50%都有不同程度的提高。这说明,激光预处理不仅可以清除薄膜中的杂质和缺陷,而且可以改进薄膜的整体性能。

在霍普金斯(Hopkins)理论的基础上,对方孔的传统透射掩模、衰减相移掩模以及加入光学邻近效应校正的衰减相移掩模在硅片表面光强分布的计算表明,衰减相移掩模有提高光刻分辨率的显著功能。提出一种制作衰减相移掩模的编码方法,理论计算表明,该编码方法能够达到预定的衰减参数。

研制了一种新型的由带前置轮胎镜成像系统、高密度透射光栅和软X光CCD相机等组成的软X射线光谱仪,摄谱范围为0.5～1.5nm,光谱分辨为0.05nm。光谱仪没有像散,实现了点对点成像。由于其高效率,可探测到低能型高功率激光系统产生的等离子体X光谱,特别适合于超短飞秒强激光脉冲产生的等离子体的实验研究。

讨论了共焦扫描激光显微镜的纵向分辩率和信噪比对三维成像能力的影响,给出了纵向分辨率极限的判据,提出了旨在提高信噪比进而获取强表面反射或弱散射物体以及偏振物体的显微结构图像的偏振共焦扫描激光显微镜。

在理论上分析并用实验研究了采用新型光学棱镜作起偏器、检偏器后与偏振无关的光学隔离器性能的变化。结果表明,隔离器的反向隔离比在原来的基础上提高了将近一倍,而正向插入损耗增加得很少。研制的光学隔离器光纤-光纤的正向损耗与反向隔离比分别为-0.82dB及-48.1dB。

报道了用自准直法在0.5398μm、0.6328μm、1.0795μm和1.3414μm激光波长上测量了摩尔比为0.075的Nb:KTiOPO4晶体的主折射率及其温度系数,得到了该晶体的塞耳迈耶尔(Sellmeier)方程,用此结果计算了该晶体对1.0795μmNd:YAlO3激光倍频的ⅠⅠ类最佳相位匹配角,计算结果与实验结果相当符合。

采用电化学腐蚀法制备多孔硅(PS),测量了多孔硅在近红外光(800nm)激发下的光致发光(PL)谱和光致发光激发(PLE)谱,结果表明多孔硅具有良好的上转换荧光特性,并随着存放时间的延长,在一定期限内峰值强度有明显的增强。这种非线性光学响应的增强,被认为与空间量子限制效应作用下局域束缚激子被激发有关,光致发光谱的多峰结构表明多孔硅中存在多种发光中心。用量子限制/发光中心模型可以解释本实验结果。

介绍了低损耗有机聚合物光波导的制备工艺,并采用CCD摄像法对波导的传输损耗进行测量。制备了在632.8nm波长下传输损耗小于0.5dB/cm的有机聚合物光波导。

采用分析纯原料,利用分相成核技术,制备了透明性良好的掺Cr3+B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷；测定了材料的吸收光谱和发射光谱,分析讨论了光谱特性。

采用了一种简便易行的方法,在真空环境中进行含水生物样品(植物叶表皮细胞)的软X射线显微成像实验,获得了高分辨率显微图像。与在大气环境中成像相比,这种方法具有缩短曝光时间和操作更加安全等优点。