采用自制的装置研究了Ag5In5Sb47Te33薄膜的静态记录性能与记录激光的功率和脉冲宽度的关系,并对其记录畴形貌特点进行了直接观察.结果表明只有记录激光的功率和脉冲宽度在一定范围之内才能起到信息记录的作用,所得的记录畴形貌十分清晰,基本为非晶态Ag5In5Sb47Te33;小于该范围的激光能量不能使材料结构发生较大的变化,所得的记录畴形貌模糊,反射率对比度低于2%;大于该范围所得的记录畴由烧蚀区和其周围的非晶态Ag5In5Sb47Te33组成.另外,得到了记录激光功率为12 mW、脉冲宽度为90 ns的Ag5In5Sb47Te33薄膜的短波长最佳记录条件,其记录畴的反射率对比度为22%,直径为380 nm～400 nm.

通过旋涂法在单晶硅片上制备了一系列含有不同数目溴取代基的酞菁铜衍生物:一溴代四烷氧基酞菁铜(MBTAPcCu),二溴代四烷氧基酞菁铜(DBTAPcCu), 四溴代四烷氧基酞菁铜(TBTAPcCu)和无溴代四烷氧基酞菁铜(NBTAPcCu)薄膜,利用同步旋转起偏检偏器(RAP)型的宽谱扫描全自动椭圆偏振光谱仪测定了上述薄膜的椭偏光谱,获得了该系列薄膜的复折射率、复介电常数和吸收系数,研究了溴取代基对酞菁铜衍生物薄膜光学性质的影响.

对射频反应性溅射Cd-In合金靶制备的透明导电CdIn2O4薄膜,研究了基片温度及沉积后在氩气流中退火对薄膜的透射、反射和吸收光谱,光学常数和载流子浓度的影响.结果表明:提高基片温度减少了薄膜的载流子浓度,退火增加了薄膜的载流子浓度.随着基片温度提高,薄膜折射率n和消光系数κ的短波峰将逐渐蓝移,而退火使其出现红移.基片温度和退火对薄膜光学常数的影响与其对薄膜载流子浓度的影响是一致的.在制备CdIn2O4这样一种对于沉积方法和沉积条件极为敏感的透明导电薄膜的沉积过程中,这一现象对于实时监控具有极为重要的意义.

在室温下,用激光烧蚀石墨靶方法在单晶硅衬底表面沉积了不同厚度的非晶碳膜.对膜进行了表面形貌观察,测试并分析了膜的拉曼散射光谱和傅里叶变换红外光谱.发现膜含微晶石墨杂质较少,观察到1200 cm-1附近的非晶金刚石拉曼峰,膜层在红外的光透过率高,在硅衬底上适宜于制作波长短于8μm的红外增透膜.

用磁控溅射技术制备薄膜,用X射线衍射研究在基片和靶间距离固定的情况下不同的溅射功率对薄膜结构的影响.结果表明:过低的溅射功率下淀积的薄膜有畸变的X射线衍射特征峰,特征峰强度小,半峰全宽大.而比较高溅射功率得到的薄膜有比较尖锐的X射线衍射特征峰,强度高和半峰全宽非常窄.研究表明,X射线衍射特征峰强度小和半峰全宽大的薄膜结构疏松,而强度高和半峰全宽非常窄的薄膜结构致密.

介绍电致变色薄材料最佳掺杂含量的定量理论.该理论建立了电子薄膜材料的某一物理性能与晶体结构、制备方法和掺杂剂含量之间的联系,给出了一个能够拟合实验曲线的具有确定物理意义的抛物线方程.该方程的极值点确定了最佳掺杂含量与晶体结构和制备方法之间的定量关系,进而得到了一个最佳掺杂含量的表达式.分析三氧化钨电致变色薄膜材料的掺杂改性的实验结果,应用最佳掺杂含量表达式定量计算了三氧化钨以及三氧化钼电致变色薄膜材料的最佳掺杂含量,定量计算的结果与实验数据相符合.该理论方法也适用于其他材料最佳掺杂粒子数分数的理论计算.

利用一维稳态光折变空间光孤子的统一理论,研究了负载电阻对屏蔽、光伏和屏蔽光伏明孤子自偏转特性的影响.结果表明,无论加载电阻与否,这三种类型的光折变明孤子具有类似的自偏转特性,即孤子波沿一个抛物线轨迹运动.调节负载电阻可以改变孤子的偏转幅度,其中屏蔽光伏明孤子的可调范围最大.

利用将任意非圆性等效为椭圆的方法分析和计算了单模光纤中包层和芯层折射率分布不同心导致的偏振模色散,得到了两个偏振模式的传输常数差Δβ和偏振模色散Δτ与偏心比、入射光的波长、芯层半径、相对折射率差的关系曲线,为实践中尽量减小单模光纤的偏振模色散提供理论上的指导.与椭圆度引起的偏振模色散相比,不同心引起的偏振模色散具有相同的数量级.

研究一种新型的光波导阵列电光快速扫描器,分析了它的工作原理及光波导阵列结构对输出光空间分布特性的影响,并通过实验验证了器件的扫描特性,指出这种光波导阵列器件可以用很小的控制电压(<10 V),实现二维空间快速宽视场窄光束扫描.

将一根光纤上写入两个不同波长的布拉格光栅,沿矩形悬臂梁的中性面与表面的交线粘贴于靠近固定端两个相邻侧面,利用光纤光栅波长绝对编码的特性,实现了应力(或应变)与位移的二维实时传感测量.理论分析和实验结果证明,通过监测粘贴于梁上的两个光纤光栅波长变化的大小和指向,能够实时感测应力、位移等力学量的大小和方向.在与梁轴垂直的方向上,获得应力实验灵敏度分别为5.32 nm/N和3.21 nm/N, 位移实验灵敏度分别为0.30 nm/mm和0.48 nm/mm.

提出通过对龙基光栅的塔尔博特效应所产生的莫尔条纹角度的计量来测量长焦距的方法.并在此基础上推导了长焦距的计算公式,分析了这种方法的测量误差.这种长焦距测量方法具有实时测量、精度高的特点.

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益.提出了一种新颖简单的结构,利用自由光谱范围为26.7 nm的法布里珀罗可调谐滤波器和由长周期光纤光栅制成的波长选择性可调谐的衰减器,有效地调整不同波长处的腔内损耗,可以实现不同强度的双波长激射.由两个不同波长的激光共同承担增益控制的任务,降低了控制激光引起的空间烧孔,同时双波长激射有效地抑制了信号光的弛豫振荡.

分析了影响拉曼光纤放大器增益谱的几个因素.在四抽运激光器抽运时,模拟了多抽运激光器抽运时的拉曼增益谱特性.实验中,采用增益平坦滤波器和功率分配两种方法实现增益谱平坦,指出了功率分配方法的优势.

将正确的光纤中的正交关系应用于微扰耦合模理论得到了光纤中的微扰耦合模方程;并将其应用于光纤布拉格光栅,得到了一种新的耦合模方程.该方程中作为标志性特征的耦合系数与其它理论中的耦合系数都不相同.讨论了方程的解,得到了峰值反射率与布拉格波长、光栅长度之间的简单关系式.用光纤布拉格光栅进行了实验,理论和实验结果符合得很好.

差分光学吸收光谱法已经变成了测量大气中微量气体浓度常用的方法.微量气体的浓度通过对大气吸收光谱的分析得到.但在实际应用中,由于受到硬件条件的限制,使得每次分析的光谱带宽有限,造成分析的误差较大,结果不够稳定.这里提出了一种利用多层自适应线性(Madaline)人工神经网络对光谱进行扩展的方法,并对试验结果进行了比较,收到了良好的效果.

提出利用检偏器和光谱仪同时测量单模光纤各个波长的输出偏振态,从而测量出偏振模色散群时延差,这种方法和传统方法相比,测量时间大为节省,降低了偏振模色散随时间变化而引起的测量误差,提高了测量精度.

研究二阶偏振模色散(PMD)对高斯光脉冲在单模光纤中传输产生的影响,给出输出光脉冲的时域表达式.分析表明,输出光脉冲在每个基本偏振态上仍保持高斯形状,但其频率啁啾及脉宽等特性都已改变,文中对这些变化与二阶偏振模色散之间的关系进行了讨论.通过比较10 Gb/s和40 Gb/s的光传输系统中二阶偏振模色散的影响,可以发现,若规定脉冲展宽不能超过脉宽的十分之一,40 Gb/s系统所能容忍的二阶偏振模色散极限值比10 Gb/s系统小一个数量级.

提出了一种测量物体固有频率的新方法--孔径旋转频闪散斑照相法.该方法能方便地测量振动物体的固有频率,具有精度高、全场显示、条纹可见度好等优点,给出了理论分析和实验结果.

从形态学角度定义了灰度联合图像相似度,提出两种基于位表示法形态学相关算法的改进算法,通过提取位表示法的图像片边缘特征或二元化位表示法的图像片功率谱,以提高位表示法形态学相关算法对高相似度灰度图像的识别能力.

对取样光栅而言,完整的平均折射率补偿应包括切趾补偿和取样补偿两部分.理论模拟显示,只作切趾补偿而不作取样补偿仍然可以收到良好效果.提出了针对氩离子倍频激光器写入取样光栅的简单的切趾补偿工艺.依据是模板存在一定的干涉区,当光纤退出模板的干涉区后,只有平均折射率提高而不写入新的光栅.因此在干涉区外进行与切趾函数互补的曝光就可以切趾补偿了.实验结果显示,切趾补偿有效降低了取样光栅每信道反射谱的旁瓣,使反射谱的形状更加理想,同时也有效降低了群时延曲线的波纹.

研究了一种高效率可调谐掺镱双包层光纤激光器,在抽运半导体激光为915 nm、功率为1 W的条件下,掺镱双包层光纤激光器的最大输出功率为440 mW,输出斜效率约为80%.输出光束的M2因子为:x方向1.06,y方向1.04.用一光栅作为输出耦合,输出波长可在1070 nm～1150 nm的范围内调谐.

根据光学成像理论,建立了部分相干成像光学系统的光学传递函数.该函数与非相干成像光学系统传递函数相同,因而部分相干成像和非相干成像两者的光学系统波面像差公差标准也是相同的.这一点解释了显微镜光学系统的光学设计惯用法则:镜头像差公差标准的选择,并不因为采用成像照明方式的不同而有所差异.

二元光学元件具有多种应用.用作透镜,在原理上色差非常大,若不在设计上做出补偿,则会限制其在宽波段上的使用.从理论上简单阐述了利用具有独特色散特性的二元光学元件的新型超光谱成像仪的基本原理和应用前景.在此超光谱成像仪中,二元光学透镜焦距随波长的变化改变了系统的F数,因此改变了系统的放大率,即系统放大率是波长的函数,这将引起光谱图像的像元配准误差,得到并不精确的相对光谱信号强度,从而限制了光谱图像重建算法的精度,为了补偿这一缺点,通过光学二组元法设计的变焦系统成功地解决了这一问题,并给出了理论设计公式.

提出了一种实现全光纤多扰动测量的基于光纤萨尼亚克环的新型传感结构.该传感结构采用新型的双萨尼亚克环结构并用波分复用技术代替了传统的双光源结构,减小了系统损耗,实现了对多扰动的位置的测量.分析了传感原理,推导了数学模型,表明测量误差与解调电路的频率响应有关,并进行了单频和多频扰动的实验研究,实验证明了理论分析的正确性.

Au-Au2S复合纳米球壳微粒(金纳米球壳),是一种新型复合结构的纳米微粒,其结构为纳米级的Au2S介质球外包裹了一层几个纳米厚的黄金球壳.这种复合纳米球壳微粒可以被抽象为球型谐振腔.报道了它的空腔谐振吸收的实验结果,并且运用经典理论结合介观结构特性,讨论了有关Au-Au2S复合纳米球壳微粒空腔谐振吸收的一些重要参量,其中包括谐振吸收波长、品质因数、谐振能量等.另外,还讨论了金球壳的厚度对这些重要参量的影响.

依据线阵CCD和面阵CCD细分技术的原理,提出了九点四线曲面拟合的面阵CCD细分方法,并通过与均值法对比以及在图像放大和图像定位中的实际应用,证明了该方法不仅计算简便、图像相关度高、边缘趋势保持较好,而且可大大提高图像的分辨率和目标图像的定位精度.

利用传输矩阵方法及对色散媒质采用洛伦兹振子模型,研究了一维含色散媒质的光子晶体的简正耦合模,并计算了该结构的复有效折射率.在光学双稳态中,与仅含非线性媒质的光子晶体相比,得到了低得多的阈值入射光强.

从波动方程出发,在基尔霍夫边界条件下,根据积分的物理意义,简明地研究了发散和汇聚球面波的相奇异区域分布.结果表明,除了汇聚的球面波焦点区域存在相奇异现象外,焦点以外的区域及对发散的球面波同样存在相奇异现象.发散球面波的相奇异区位于入射空间,在相奇异区域的不同部分相奇异规律不同,源点是相奇异区里的一个特殊点.汇聚的球面波的相奇异区域存在于像空间,结构简单,焦点是相奇异区域里的一个特殊点.