用矩法研究含三阶色散的非线性薛定谔方程,讨论了厄米高斯光脉冲在三阶色散介质中的传输特性,给出了近似解析解,并且同计算机数值模拟传输结果进行了比较.结果表明近似解有助于在理论上研究短脉冲在色散介质中的传输.

实验研究了激光二极管抽运的Nd:YVO4环形单频激光器的强度噪声特性,通过光电负反馈调制激光二极管抽运源,使激光器的弛豫振荡噪声受到抑制,在300kHz弛豫振荡峰处输出光的强度噪声被降低25dB.

通过在压电陶瓷上加不同扫描速度的三角波电压,对光学参变振荡腔进行腔长扫描,发现内腔非线性晶体的热效应会严重影响共振峰值功率,从而可能用以建立光学参变振荡腔频率的热自锁定.对热效应进行了细致的实验观察并对实验现象作了合理的分析.

在实验研究的基础上提出了一套完整地用于测量被动锁模钛宝石激光器时序紊乱度的方案,即:对于具有较小的时序紊乱度的激光器系统,频域法是主要的测量方法;对时序紊乱度较大的激光器系统的测量,频域法不再适合,而使用同步扫描相机的时域法具有更加精确的优点.采用腔长调变的方法对被动锁模钛宝石激光器的时序紊乱度进行了控制,使时序紊乱度由6.60ps降低到0.47ps.

利用YAG激光抽运的染料激光器将钾原子由基态4S双光子共振激发到6S态,研究了钾原子4S-6S双光子共振三光子电离的电离谱与温度、激光强度的关系,发现电离流的强度随着温度的升高而增强,当温度在370℃附近时达到最大值,此时温度继续升高电离流强度减弱.在温度不变的情况下,电离流强度随着激光能量的增强而增强,当激光强度为4.5×10 5W/mm 2时到达最大值,继续增加激光强度,电离流强度趋于饱和.实验中观测到对应于6S-4P的自发辐射.

提出和论述了一种新颖的偏振不敏感的基于半导体光放大器的四波混频光波长转换方法.基本思想是设计和采用一种全光学偏振态转换器,理论上能将随机偏振态的输入信号光转换为固定偏振方向且功率基本不变的线偏振光,利用它控制信号光的偏振态能够克服四波混频过程所固有的偏振敏感性.将这种方法与正交偏振双抽运方法结合起来,能较简单地实现偏振不敏感且具有近似常数转换效率的宽带四波混频光波长转换.

实验测得八异戊氧基钯酞菁掺杂有机改性溶胶凝胶固体材料在Ar+激光作用下形成的大的与光强相关的多环衍射图案.研究了不同波长下的光学限幅特性.由于其大的光学限幅效应及其固体的可加工性,这种材料在制备光学限幅器件方面具有潜在的应用前景.

给出了螺旋型手性分子薄膜表面反射方向的圆二向色性的谐波强度表示式,分析了谐波的强度与手性分子的取向、分子的螺距和半径等结构参数的关系,给出了数值模拟结果.发现在入射光强一定的情况下,谐波强度在螺距和半径的取值范围内分别存在着最大值,以及螺距与半径之间满足的关系式随分子取向角的变化而不同.

提出了一种用两个自适应光学系统串联校正的方法.这两个自适应光学系统分别采用前馈控制和反馈控制布局,利用一组共用的波前校正器串联起来.分析了这种串联校正方法的控制性能和噪声传递特性,在技术复杂性增加不多的条件下,这种串联结构的整体控制效果比单一系统改善了很多.用实际61单元自适应光学系统上的实验数据进行了仿真,验证了这种方法的有效性.

通过建立离散波面像差函数与斯特列耳比的最优化问题数学模型,分析了二者的关系,利用最优化方法数值求解得到波面像差峰谷值与斯特列耳比最小值以及波面像差均方根值与斯特列耳比最小值的极限曲线.

描述了一个基于Ti:Sapphire飞秒激光和同步扫描相机的时间分辨光层析(CT)实验系统.该系统采用步进电机驱动的三维移动平台对被测组织体作类似X射线层析工作方式的平行扫描,由此可获得多角度下的时间分辨投影.通过对三种代表不同吸收和散射特性组合的模拟组织体(phantom)进行实际测量,并应用相应的非线性迭代图像重建算法,获得了可靠的重建图像.研究结果表明,该系统构思简洁,工作可靠,是进行光层析成像技术研究的理想模式之一.

将蒙特卡罗方法与几何光线追踪技术相结合用于研究样品混浊特性对多光子激发荧光显微成像的影响.推导了模拟多层样品显微成像的数学模型,给出了用程序框图表示的基本仿真系统骨架.对传统蒙特卡罗方法的改进有效地增强了对聚焦光束的模拟能力.初步的模拟结果说明了混浊介质散射特性对显微成像的显著影响.

分析了准直激光束照明条件下,相位板中心偏离准直光束中心对衍射图样的影响,并给出了数值仿真结果;提出了一种基于多层前馈神经网络的相位板衍射图样处理方法,相对于传统的最小二乘曲线拟合处理方法而言,精度大为提高.该方法并能适用于包括无衍射光束等复杂图样的细分处理,从而为进一步提高大尺度准直精度奠定了基础.

讨论了Eu 3+:Y2O3纳米晶在低温下的发光性质,比较了不同颗粒尺寸的Y2O3纳米晶中Eu3+离子的发射光谱.根据不同温度下的激发谱,分析了处于Y2O3纳米晶中C2和C3i两种格位的激发峰强度随温度的变化.选择激发了不同格位的孤立的Eu3+离子和处于相邻格位(C3i-C2)的Eu3+离子对.结果表明,相邻Eu3+离子对的能量传递速率比孤立的Eu离子之间的能量传递速率快.分析了纳米Eu3+:Y2O3中猝灭浓度提高的原因.

以氩气为缓冲气体,在实验上研究了碰撞过程对钠分子梯形能级系统高位能级两种布居过程的影响.对于双光子激发过程,由于消相碰撞,无多普勒加宽的洛伦兹尖峰随缓冲气体压力的增大而很快消失;加入少量缓冲气体时,碰撞激发过程对以多普勒宽度为特征的信号有一定的增强作用,但加入过量缓冲气体会由于消布居作用使信号减弱.对于主要通过碰撞实现高位能级布居的过程,加入缓冲气体对高位能级布居起

对多重光反馈的激光自混合干涉现象进行了实验观察,并基于含复合腔激光器结构,建立了系统模型,模型的仿真结果与实验结果相吻合.研究结果有助于设计高分辨率的位移测量系统.

采用名义栅距为1/1200mm、凹面曲率半径为5649mm的变栅距凹面光栅,研制了一种小型平焦场光栅光谱仪.谱仪入射角为87.45°,物距为155mm.使用"星光Ⅱ”激光装置对该谱仪进行了测谱实验,得到用胶片作时间积分光谱记录时谱分辨率不低于0.015nm.

对光衍射技术提出了一种新方法,即在衍射缝后引入反射形成镜像,用以改变衍射条纹的光强分布,这种方法可提高测量精度,加大动态范围,改善因缝不理想所形成的场分布.还对参数的选取进行了讨论.

提出采用液晶空间光调制器进行激光束的实时、可调控光束空间整形的新方法,研究了液晶空间光调制器的光学调制特性,用液晶空间光调制器实时产生的软边切趾光阑与空间滤波器结合,有效地对任意光束进行空间整形,获得光束填充因子高、近"平顶”光强的光束近场分布.

提出了一种直接测量水的体粘滞系数的实验方法--布里渊散射方法.通过分析剪切粘滞系数和体粘滞系数与布里渊散射线宽的关系,得到了布里渊散射线宽和频移与水的体粘滞系数关系的公式,建立了实验测量水的体粘滞系数的基础,给出了不同温度下水的体粘滞系数的实验测量结果,估算了这种方法的测量误差.实验和理论分析都表明这是一种直接测量水的体粘滞系数的快速而精确的方法.

提出一种新型的使用圆柱形混合棒的1×7塑料光纤耦合器.该耦合器直接使用粗塑料光纤制作混合棒,与传统的1×7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器相比省略了成本高的混合棒拉锥过程,因而成本较低.对混合棒失配面外接U形光纤光吸收器的1×7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器进行了理论分析和实验研究,实验测量该耦合器的通道串音小于-40dB,其耦合效率接近于1×7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器.实验结果表明该耦合器是一种高性能价格比的塑料光纤耦合器.

提出了一种新型大规模全光星形耦合器.这种星形耦合器不但能提供巨大的端口数,而且由其构成的波分复用(WDM)星形网具有极大的组网灵活性,能方便地实现网络的在线扩容、升级,满足未来超大规模双向波分复用网络系统的需求,同时也适用于目前广泛应用的单向波分复用网络系统.

从标量波动方程出发,采用傅里叶变换的方法,导出了行波电光相位调制器的时间域输出响应的计算公式.以高斯脉冲调制信号为例,定量计算并讨论了速度不匹配和微波衰减对输出相位调制信号的脉冲形状、峰值、半值宽的影响.所得到的结果,对行波电光调制器的实验研究有很好的参考价值.所给出的公式和方法适用于行波电光调制器的时间域定量分析.

使用薄膜沉积法制作16阶菲涅耳透镜,用它代替常规的光学透镜可实现系统的轻量化、小型化,并增加系统设计的自由度.在标量衍射理论的基础上,应用菲涅耳公式和傅里叶变换分析SiO2薄膜和基底的表面反射对菲涅耳透镜-1级衍射效率的影响,结果表明表面反射对菲涅耳透镜的成像质量影响较大,可以通过蒸镀增透膜来减小这种影响.

制备了一种新型有机聚合物(聚吡咯甲烯)与聚乙烯醇的非线性光学复合薄膜,在该样品的激光纵向扫描实验中发现,随着样品相对于高斯光束束腰位置的不同,产生了两种不同结构的同心衍射环.理论分析表明,该现象可以用光克尔效应和热光非线性效应共同作用下的附加相位孔对入射光束的衍射行为来解释.从菲涅耳基尔霍夫衍射积分公式出发,建立了非线性光学介质对高斯光束的衍射模型,通过数值积分,得到了与实验现象符合的计算结果.

用磁控溅射法制备了不同Mn含量的PtMn/Co多层膜,通过大、小角X射线衍射谱对该多层膜进行结构分析,研究了该多层膜的层状结构同磁光克尔效应的关系;通过测定该多层膜在不同杂质浓度下的克尔谱、椭偏率谱及克尔回线,发现克尔角随Mn含量增加的变化规律,并分析了它的产生机制.

用全固态1064nm调Q激光输出,抽运多周期PPLN,实现了宽调谐的准相位匹配光参变振荡.振荡阈值10.3μJ(脉宽22ns),信号光最高输出平均功率为42.5mW,斜率效率为12.5%.

基于计算全息原理与二元光学技术设计制作了应用于机载平视显示器(HUD)中的计算全息波面变换元件.该元件具有较高的衍射效率,一块二元相位型计算全息元件的衍射效率比一般计算全息图的衍射效率提高了四倍,并能产生传统光学元件不能实现的光学波面,如非球面、环状面和锥面等.制作工艺简单,复制简便.