分别讨论了在非相对论条件下短脉冲和长脉冲激光在完全电离的等离子体中的传播持性.短脉冲情况下,激光的有效瑞利长度会增加,但不会出现自导引;长脉冲激光的传播取决于激光功率和等离子体温度之比,当该比值超过一定阈值时会出现自导引现象,激光束被限制在一个相对稳定的通道内,其半径对光束的初始半径有很强的依赖性.

进行了飞秒强激光与自由空气和充气毛细管相互作用产生三次谐波的实验研究,成功地获得了功率达0.17 GW、重复频率为10 Hz的紫外三次谐波信号.谐波的转换效率达到0.04%.对自由空气和充气毛细管中的谐波转换效率和谐波空间分布特性进行了比较.实验表明微毛细管虽然使谐波转换效率略有降低,但能有效地改善谐波的空间分布,使其更好地满足实际应用的需要.

报道了可饱和吸收体Cr4+:YAG的液相外延生长,对双掺杂Cr,Ca:YAG外延层的吸收特性进行了分析.通过对Cr离子掺杂浓度以及外延层厚度的控制,λ=1.064 μm的饱和与非饱和透过率差ΔT可以在5%～30%的范围内进行调节,满足单片式被动调Q微晶片激光器对饱和吸收体的设计要求.分析结果同时表明外延Cr,Ca:YAG层中还有Cr5+离子的存在.

采用了X射线衍射、透射电镜和吸收光谱及荧光光谱技术研究了K2O-ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2系掺Cr3+玻璃的析晶性能和光谱.研究结果表明:在K2O-Al2O3-B2O3-SiO2系掺Cr3+玻璃的基础上引入ZnO后,析晶性能明显改善;析晶温度降低,析出的纳米莫来石微晶均匀、规则;微晶玻璃的发光强度明显增强.

用分子束外延法在GaAs衬底上生长了CdSe/Cd0.65Zn0.35Se超晶格结构.利用X射线衍射(XRD)、77 K下变密度激发的光致发光光谱和变温度光致发光光谱研究了CdSe/CdZnSe超晶格结构和激光复合特性,在该材料中观测到激子激子散射发射峰,变密度激发光致发光光谱和变温度光致发光光谱证实了这一现象.激子发射峰的线宽随着温度的升高而展宽,低温时发光峰的宽度主要是由合金组分和阱垒起伏引起的,高温时激子线宽展宽是由于激子与纵光学声子和离化的施主杂质间的散射作用引起的,光致发光的强度随着温度的升高而降低,这主要是由激子的热离化造成的,也就是说,热激发使得电子或空穴由阱中跃迁至垒上.

论述了在接触显微成像技术中,后续放大设备对分辨率的影响,并用实验方法比较了采用光学显微镜和原子力显微镜阅读并放大显微图的结果,表明采用原子力显微镜放大显微图是一种较为理想的方法.

针对侧面抛磨极化光纤的物理结构,提出了极化光纤的双金属包覆六层波导模型,并对其传输特性进行了分析.分析指出,由于金属电极镀在极化光纤的侧面抛磨平面上,极化光纤中传播的光具有偏振消光特性.对极化光纤的传输特性影响较大的器件结构参量为被抛磨侧面与纤芯的距离,以及紧邻阳极的绝缘胶厚度.

针对"神光Ⅱ"激光系统主放大器组合结构的特点,提出了一种利用角变反镜(AVM)实现单元放大器的增益控制的新方案,分析了角变反镜衰减引起的双程放大器增益的变化.

理论上研究了单轴晶体Ⅰ类匹配时相位畸变光束二次谐波的转换,其中考虑了衍射、离散效应,给出了相位畸变小信号解.在此基础上,以KDP晶体为例分析并给出了有像差高斯光束的转换效率随晶体长度的变化规律.对于任意光强分布和有任意相位畸变光束的谐波转换也是同样适用的.

以菲涅耳基尔霍夫衍射理论为基础,建立了非线性光学介质对高斯光束的衍射模型,从一种新的角度解释了Z扫描现象.这种理论不仅在小非线性相移的情况下与传统Z扫描理论的结果完全一致,而且还适用于大非线性相移的情况.数值计算表明,随着非线性相移的增大,原来近似对称的Z扫描曲线发生畸变,谷的透过率被饱和抑制而峰的透过率被增强.通过开孔的光功率随着入射激光功率的增加会出现振荡衰减现象.

应用量子力学的超位力定理(HVT)和赫尔曼费恩曼(Hellmann-Feynman)定理 (HFT),导出了用微扰法计算渐变折射率平面波导传播常数各级近似值的代数递推公式,并给出了由传播常数近似值计算模场近似表达式的代数公式.计算了几个典型实例.此法的特点是便于直接计算任意级近似的传播常数及模场分布,且可推广到二维波导的计算.

利用多层膜反射率的矩阵法计算了GeSbTe超分辨相变光盘的光学参数与各膜层厚度之间的关系,最后得到了较为理想的膜层厚度匹配.

理论分析了湍流介质中一定孔径内光强起伏(闪烁)的频谱特征,在6.8 km的大气传播距离上同时测量了激光在针孔和??260 mm孔径内的闪烁,根据两者功率谱特征的对比分析结果以及两者闪烁均方差间的关系,指出孔径平均效应可以在一定程度上消除激光大气闪烁的饱和效应,从而可以利用孔径平均效应在临界强起伏条件下测量湍流强度.

实验观察到来自磁光阱中冷原子团的荧光经真空系统窗口的平板玻璃反射产生的干涉条纹.理论分析表明从从荧光干涉条纹的强度分布中可获得关于俘获原子总数以及密度分布的信息.采用该方法实测了俘获原子总数,并模拟得到了不同密度分布时条纹的对比度变化.

实验上利用受激布里渊散射相位共轭Nd:YAG激光器抽运KTP非临界相位匹配(θ=90°,φ=0)光学参变振荡器,起振阈值比用普通激光器抽运降低50%.理论上根据受激布里渊散射后向散射光的空间、时间分布特性,即光束质量的改善和特殊的窄脉宽、陡前沿脉冲分布,分析了这些因素对单共振光学参变振荡器阈值性能的影响.

采用氙灯抽运自倍频晶体Nd3+:Ca4GdO(BO3)3(简称Nd:GdCOB),Cr4+:YAG被动调Q,实现了Nd:GdCOB晶体被动调Q激光运转,测量了饱和吸收体Cr4+:YAG不同小信号透过率下绿激光单脉冲的输出能量、脉冲宽度、重复率,给出了描述Nd:GdCOB晶体调Q工作原理的耦合波方程组,数值求解了该方程组,所得的理论结果与实验值相符合.

在频域上进行了光参变激光器对钛宝石激光脉冲作选取放大并频率扩展的理论分析和数值模拟.实验上实现了用BBO光学参变振荡器作钛宝石激光脉冲选取、频率展宽为120 nm的连续可调谐窄线宽(小于0.02 nm)激光输出.

用重复频率1 Hz、脉冲宽度120 μs的闪光灯侧面抽运,在相同的实验条件下,对比了Nd:KGW晶体与Nd:YAG晶体的激光性能.在自由运转时,分别获得1.0%和0.44%的斜率效率和0.54 J、0.76 J的外推阈值能量,获得的最大输出能量为384 mJ和165 mJ.调Q运转时,Nd:KGW激光器与Nd:YAG激光器的斜率效率分别是0.16%和0.07%,阈值能量为5.9 J和12.5 J.

用解析的方法详细讨论了平板波导中的切伦科夫型级联二阶非线性效应引起的基波非线性相位移动和基波功率的变化.结果表明,通过选择合适的反转周期,可以得到相当大的基波非线性相位移动(大于π).由于切伦科夫型非线性器件结构比准相位匹配器件具有更大的容差,并且基波和谐波自然分离,切伦科夫型级联二阶非线性效应引起的基波非线性相位移动在全光开关器件中有着重要的应用.

在研究洗牌网局部互连光学实现问题的基础上,采用洗牌型图样间联想模型建立了具有完整的加权互连、求和、非线性处理及反馈功能的光电混合神经网络实验系统,进行了8×8数字样本的光学联想识别.实验结果证实了洗牌网理论的可行性和洗牌型图样间联想模型光学实现的优越性.

基于光子计数式光电倍增管四象限跟踪系统和弱光像增强CCD跟踪系统的基本原理,分析了这两种跟踪系统的测量噪声误差、系统控制特性和系统闭环噪声等,并重点根据实验结果分析和比较了这两种跟踪系统的性能.结果表明,光子计数式光电倍增管四象限跟踪系统的性能优于弱光像增强CCD跟踪系统.

将基因算法移植于光学系统的优化中,构造了相应的数学模型,并编程实现了算法.实验证明基因算法可以克服以往优化算法不能自动增减光学面(元件)的缺点,从而提高了光学系统设计的智能化程度.

从双层结构出发研究了一种由多块不同的单周期光子晶体组合而成的多层结构的滤波器,论述了这种滤波器的工作原理.研究表明这种结构适于制作带通、窄带通过、带阻、宽带带阻、高通以及其它各种性能的滤波器.实验和理论研究的结果相一致.

介绍了光纤布拉格光栅非本征型法布里珀罗干涉仪集成复用传感器的结构、应变和温度同时监测的原理;观察到光纤布拉格光栅反射谱和非本征型法布里珀罗干涉仪干涉谱间的串扰,用3dB带宽平均波长法减小了该串扰,提高了测量精度;将该传感器应用于三维编织复合材料的应变及温度同时监测.实验结果表明温度精度为±1℃,应变精度为±20 με,可满足实际应用的要求.

采用增敏罐封装的方法,设计并研究了一种新型高灵敏度的光纤光栅压力传感器,其压力灵敏系数可高达-3.41×10-3 MPa-1(相应于灵敏度-5.277 nm/MPa),压力灵敏系数较裸光纤提高了1722倍,且线性度良好,可应用于低压情况下物理量的传感测量.

为了符合实际加工情形,推导了梯形相位光栅衍射效率,与矩形光栅作了比较,设计其用作高密度光盘存储光学头分光束器件时的各参数,并分析推导了系统和随机加工误差对光栅性能的影响及设计原则.

分析了以半导体光放大器(SOA)为基础的对称马赫-曾德尔干涉仪(MZI)解复用器在控制脉冲和信号脉冲反向传播(CPMZ)与同向传播(TPMZ)两种工作模式下的开关特性.研究表明:控制脉冲宽度、半导体光放大器的长度和非线性增益压缩影响着控制脉冲和信号脉冲反向传播开关窗口的大小,是限制控制脉冲和信号脉冲反向传播高速工作的主要因素.当控制脉冲宽度小于半导体光放大器的渡越时间时,如时延量小于于两倍的半导体光放大器渡越时间, 控制脉冲和信号脉冲反向传播的峰值开关比开始恶化;当控制脉冲宽度超过半导体光放大器的渡越时间时,即使时延量大于两倍的半导体光放大器渡越时间,峰值开关比也出现恶化.因此当控制脉冲和信号脉冲反向传播高速工作时,控制脉冲应尽可能窄,且时延量必须大于两倍的半导体光放大器渡越时间以确保有较高的峰值开关比.而半导体光放大器长度效应对控制脉冲和信号脉冲同向传播的影响甚微.