窄带高反射滤光膜在光通讯、光学探测仪器等领域有着重要应用。探讨了“基片H(LH)m1αL(HL)m2βCrM空气”膜系结构的窄带高反射滤光膜系,讨论了金属Cr层厚度,以及两种不同的匹配膜系对滤光膜特性的影响,计算了Cr层内部的电场分布。结果表明,较厚的金属层可实现更宽的截止带宽,匹配层的加入有效地实现了宽截止带的深截止,使中心波长处导纳为较大值的匹配膜系可以更好地实现滤光膜宽截止、窄带高反射特性;匹配膜层使中心波长处Cr层内部的电场强度趋于零,有效地降低了整个膜系的吸收,提高了反射率。

采用自制掺摩尔分数12%的Y2O3的ZrO2混合颗粒料为原料,在不同的沉积温度下用电子束蒸发方法沉积氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜样品。利用ZYGO Mark Ⅲ-GPI数字波面干涉仪对氧化钇稳定氧化锆薄膜的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度对残余应力的影响。实验结果表明：随沉积温度升高,氧化钇稳定氧化锆薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大; 用X射线衍射仪表征了不同沉积温度下氧化钇稳定氧化锆薄膜的微观结构,探讨了薄膜微观结构与其应力的对应关系,并对比了纯ZrO2薄膜表现出的应力状态。

使用两块长度各为65 mm的MgO∶LiNbO3和无掺杂LiNbO3晶体,以1064nm的Q开关Nd∶YAG激光器作为抽运光源,在12 mJ/pulse的抽运光能量下得到频率范围为0.34～2.90 THz的电磁辐射。分析表明,激光入射使LiNbO3晶体中具有电磁特性的横光学声子可以和入射光子形成耦合场量子。作为一种电磁特性的元激发,LiNbO3晶体的耦合场量子的辐射场频率覆盖部分太赫兹频段范围,并可通过耦合场量子受激拉曼散射过程辐射THz波。根据耦合场量子辐射理论,通过分析晶体的耦合场量子色散特性曲线,可以确定该晶体能否辐射THz波及其带宽范围。

烧蚀条件对飞秒激光脉冲诱导氧化锌纳米结构有重要影响。研究了800 nm,150 fs,250 kHz的飞秒激光脉冲分别在空气中,去离子水中以及无水乙醇中垂直聚焦于氧化锌晶体表面,诱导形成不同形态的纳米结构。实验结果表明,在空气中利用飞秒激光脉冲辐照样品表面,形成了周期为180 nm的纳米线; 在去离子水中辐照诱导形成了由氧化锌纳米线聚集而成的“纳米球”; 在无水乙醇中形成出现分叉结构的纳米线。拉曼光谱分析辐照前后晶体晶相结果表明,形成的纳米结构相对于辐照前特征峰437 cm-1强度有所下降,在570 cm-1处的峰值则显著增强。分析了在各种烧蚀条件下诱导形成纳米结构的演化过程以及物理机理。

大气校正是遥感信息定量化过程的一个重要环节,而在大气校正中起关键作用的是气溶胶光学厚度,气溶胶的模式和大气漫射透过率; 但在浑浊的水体上空,这些参量很难用卫星图像反演得到,从而提出了基于同步MODIS数据辅助QuickBird-2卫星图像进行海岸带大气校正算法,该方法由MODIS图像的水体像元反演出混浊水域上空气溶胶光学特性,与MODIS气溶胶产品相比相对误差小于10%; 同时,借助6S辐射传输模型,并考虑了高分辨率图像临近像元效应,对QuickBird-2卫星海岸带图像进行大气校正。给出了我国沿海地区QuickBird-2卫星图像大气校正的结果,并对反演误差进行了分析。

为了研究部分偏振部分相干光光栅衍射场的衍射特性,利用部分偏振部分相干光的光束相干-偏振(BCP)矩阵,推导出了部分偏振部分相干光通过任意偏振光栅后,衍射场的偏振度及场中衍射级次角相关的一般解析表达式。以部分偏振的高斯-谢尔模型光束(PGSM)为例,数值分析了偏振光栅TE和TM波的复振幅透过率、入射光束的光学参量对衍射场偏振度和场中各衍射级次的角相关的影响。计算结果表明,部分相干光透过偏振光栅后的其衍射光场是一非均匀、周期变化的部分偏振相干光场; 场中对称级次的角相干值对应相等,且随衍射级次序数的增大而缓慢递减至零。

提出了光纤光栅啁啾化传感概念和传感机理,将光纤光栅微观分解为栅区长度范围的许多具有独立感知能力且彼此关联的有效作用子栅集,表述了有效作用子栅集与待测环境场空间梯度分布之间的对应关系,从而较好地解释了光纤光栅啁啾谱产生的内在机理。理论推导并实验验证了光栅啁啾谱各谱参量(波长、带宽和反射光强)与待测环境场(温度和应变)之间的对应关系,为利用单一光纤光栅实现多参量同时区分测量、任意非均匀空间分布场传感提供了科学有效的解决方法。

以半导体光放大器为非线性元件的双环耦合全光缓存器(DLOB)为基础,实现了速率为2.5 Gb/s双波长数据的并行缓存。不同波长光信号合成后的功率随机波动,导致由半导体光放大器交叉相位调制产生的相位差随机波动。在考虑吸收损耗的情况下,对常用的半导体光放大器增益特性曲线进行了修正并与实测值拟合,得到了更为准确的增益特性曲线。在此基础上进行了理论分析,提出了通过调节控制光功率到最佳点以便减小相位差波动的方法。

比较了光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔的极限法、平衡法及传输矩阵法3种算法,证明了它们是一致的,指出了光纤布拉格光栅复振幅传输矩阵的相移特性对法布里-珀罗腔透射率的影响。对计算任意折射率调制的光纤布拉格光栅的Rouard算法进行了改进,在分层方法中考虑了折射率分布初始相位的影响,获得了更为准确的反射复振幅相位特性,将该结果应用于计算光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔,得到了光纤布拉格光栅法布里-珀罗腔具有多峰结构的透射谱,并经过实验验证了该理论的正确性。

基于单环后向瑞利散射式光纤陀螺原理,提出了一种双环形腔并联的瑞利后向散射式光纤陀螺仪新结构。利用两个2×2单模光纤耦合器,建立了并联双环形腔瑞利后向散射式光纤陀螺仪的理论模型,给出了信号表达式。利用优化的环长和分光比两结构参量,分析了瑞利后向散射式光纤陀螺仪信号的输出特性。选择双环的长度分别为1500 m和1078 m,2×2光纤耦合器的耦合系数分别为95.23%和94.88%构建了测试系统,用光时域反射计(OTDR)对不同转速所探测到的后向瑞利散射信号进行测量,验证了这种新结构的可行性。同单环后向瑞利散射式光纤陀螺仪相比,双环的采用,增加了测试的有效数据,使其更有利于识别,提高了测量转速的精度。

将乙炔(C2H2)气体的吸收光谱作为标准波长参考,对可调谐光纤法布里-珀罗滤波器进行波长实时定标,使解调系统的测量精度提高到1 pm。根据可调谐光纤法布里-珀罗滤波器谐振波长的周期性,提出了大波长范围的波长定标方法,从而可以在1525～1615 nm的范围内对可调谐光纤法布里-珀罗进行精确定标,实现了高精度大波长范围的信号探测。相比于传统的以光纤光栅作为波长参考的定标方法,该方法的测量精度、测量范围、系统运行可靠性都大为改善。

针对数字全息中零级像的存在影响数字再现像的质量,分析数字全息图的记录、再现原理及频谱特性,提出了一种利用有限脉冲响应滤波器消除全息图数字再现中零级像的方法。该方法只需记录一幅数字全息图,不需要相移器材或其他辅助设备,直接利用数字图像处理对数字全息图在空域进行预处理,消除全息再现时的零级像干扰。对比了数字模拟和实验拍摄到的全息图在应用有限脉冲响应滤波器消除零级像前后的再现结果,表明该方法可消除零级衍射像,改善重建像质量,并且算法简单。

视频目标跟踪的难点在于快速、准确地在帧与帧之间匹配目标。由于红外图像目标与背景的反差低,图像的边缘模糊并且灰度级动态范围小,使红外目标跟踪难度比可见光更大。本文提出一种针对红外目标跟踪的融合算法,该方法融合直方图和不变矩的特点。首先利用目标的直方图计算简单快速的特点,由均值平移算法快速找到局部最优解,但由于该局部最优解仅为直方图匹配的最优解,缺少目标形状特征,与实际目标位置存在一定的偏差; 其次,利用边缘不变矩作为修正特征修正误差,避免跟踪误差逐渐累计而最终导致跟踪失败,以提高跟踪的稳定性和精度。实验结果表明,该算法能够消除跟踪过程中的漂移现象,提高跟踪精度。

抑制红外焦平面阵列探测器噪声时,为了有效保持边缘细节,在塔基(Tukey)扩散模型的基础上,提出了一种基于各向异性扩散的滤波算法。算法由微分法提取边界点集,利用信号和噪声的空间分布特性对图像进行预处理,从而改善了Perona-Malik(P-M)方程的病态性。建立了新的扩散系数且该系数在理论上满足Charbonnier等人构造准则。通过给定边界条件实现了有利于保持边缘的目的。该算法已在基于DSP+FPGA的硬件平台上实时运行,较好地抑制了噪声,又有效地保持了边缘,处理后的图像具有良好的视觉效果。

研究三次相位板的波前编码光学系统,发现在一定的条件下系统调制传递函数(MTF)对波前编码系统的离焦不敏感,才能得到波前编码系统的景深。对比传统光学系统的景深,得到波前编码系统的景深延拓扩展率的表达式。分析空间频率取值范围和三次相位板系数α,发现当α=20π时,波前编码系统可以将传统光学系统的景深扩大60倍以上。

在连续小波变换和展开相位拐点识别的基础上,提出一种非单调条纹图的相位恢复新方法。包裹相位通过连续小波变换的方法提取,提出小波变换尺度步长的选择准则及对粗糙尺度作迭代均值滤波的技术。基于展开相位拐点与符号歧义点的单应性,可通过检测并修正展开相位拐点的方法恢复非单调条纹图的真实相位。给出了详细的理论推导、数值模拟及实验验证过程。数值模拟包括一维及二维的含噪声信号,实验为基于显微干涉法的微桥的静动态形貌和变形测试。模拟及实验结果表明,该法只需一幅条纹图即可准确解调非单调条纹的相位,最大误差小于4%,且具有极强的抗噪能力。这为显微干涉测量提供了有效的相位恢复新手段。

作为一种高精度的光学镜面测量方法,子孔径拼接干涉测量的精度指标十分重要,必须对其进行定量估计。提出将子孔径拼接干涉的结果与全口径测试结果进行对比实验,将全口径测试结果作为拼接测量结果的参考真值,讨论了拼接测量精度评价指标及其计算方法。全口径测试与子孔径拼接干涉测量的几何参量并不相同,提出将全口径测试结果与子孔径拼接结果进行最优匹配,其原理与子孔径拼接算法的原理相同。在最优匹配后计算拼接测量精度的评价指标,通过测量实验进行了验证,结果表明最优匹配后的误差指标比未经最优匹配的误差指标减小约48%,证明上述方法是一种定量估计子孔径拼接干涉测量精度的有效方法。

介绍了一种高精度的光电探测器线性测量系统,讨论了线性测量的方法,确定以光束叠加法为线性测量系统的基础。设计了测量系统,以944 nm激光器为光源,测量了Si陷阱探测器和InGaAs陷阱探测器的非线性因子。实验结果表明,利用该系统在0.1～200 μW的入射光功率范围内。Si陷阱探测器非线性因子平均值小于0.009％,联合不确定度小于3.18%; InGaAs陷阱探测器非线性因子平均值小于0.6％,联合不确定度小于6.87％。实验结果证明该系统可以作为高精度光电探测器线性测量装置。

基于三维位移测量在工程技术领域的必要性和重要性,开展了单摄像机和数字图像相关相结合的三维刚体位移测试方法的研究。基于图像位移场矢量中心和斜率与面内和离面位移的分别对应关系,采用最小二乘拟合法分离图像位移场的常量项与一次项,据此,可实现物体三维位移分量的有效分离。以针孔摄像机成像模型为基础,开展了数值模拟及硅片平移实验,发展了与三维刚体位移对应的散斑图模拟方法,验证了基于仿射变换的相关迭代法的精度和适用性。数值模拟与实验结果验证了数字图像相关方法用于实现物体三维刚体位移重构的可行性和优越性,最大测量误差为5%。

针对自行研制的短波红外平场光谱仪,讨论了波长定标的原理和方法。短波红外平场光谱仪由两个分光探测单元组成,探测单元以平场凹面光栅分光,处于焦平面上的线阵列探测器探测,波长定标分为两个波段进行。为了实现准确的波长定标,针对短波红外平场光谱仪的特点设计了波长定标步骤。双单色仪可以输出光谱仪波长范围内任意波长单色光,选用双单色仪作为光谱定标光源,双单色仪的输出单色光光谱分辨力为1.5 nm,经过光谱仪的分光会聚后成像在线阵列探测器像元上,采用重心法计算出给定波长对应的像元精确位置,通过多项式拟合得出两个探测单元的波长定标系数。定标结果表明,在900～2400 nm波长范围内,定标曲线拟合误差小于0.5 nm,波长定标不确定度优于0.6 nm。

同时场景构建和定位算法是机器人自主导航的重要组成部分。针对传统算法不能应用于室外环境和缺乏定量分析的缺点,提出了一种单摄像机恢复场景三维结构和摄像机位姿的新算法。提出了视频序列关键帧提取方法,降低了运算复杂度; 利用特征点对和摄像机内参量计算场景三维结构和关键帧的位姿并提出一种估计关键帧位姿的简便方法; 最后,提出一种兼顾优化效果和运算复杂度的自适应光束法平差算法优化场景结构和摄像机位姿,并生成适于机器人导航的数字高程图。室内和室外多种场景下的定量和定性实验结果表明,绕行误差低于4%,该算法能够接近实时准确实现同时场景构建和摄像机定位。

报道一种用电光晶体实现快速调谐和调制激光频率的方法。在Littrow型外腔反馈半导体激光中插入LiNbO3晶体,利用LiNbO3晶体的电光效应,通过改变晶体电压来调节激光器的有效腔长,可以对激光频率进行快速的调谐和调制。采用该方法,自制外腔反馈半导体激光器的调谐频率可达到2 kHz,它的调谐范围为350 MHz,激光频率调谐系数约为1.06 MHz/V,用饱和吸收光谱观测频率调谐的效果。快速激光频率调制可以应用在稳频技术上,将外腔反馈半导体激光器调制在5～100 kHz频率下,均获得了87Rb原子D2线的饱和吸收光谱的色散信号,并实现了激光频率在饱和吸收峰上的长期稳定。

提出一种基于相位采样的分布反馈式双波长光纤激光器,在不同的空间位置同时引入相位和采样周期的突变。通过理论分析,这种结构能够实现谐振腔的分离,使不同波长的光波利用不同空间位置的增益介质,克服增益介质均匀加宽引起的模式竞争,实现双波长激射。采用准分子激光器和均匀相位模板,在掺铒光纤上制作波长差为0.46 nm的双波长光纤激光器,能够实现双波长激射。通过实验,对激光器输出功率和光栅强度的关系进行研究,表明输出功率和光栅强度成反比。

利用自成像腔技术进行光子晶体光纤(PCF)激光器光束相干合成的实验研究,实现了两光子晶体光纤激光器的相位锁定。在不使用滤波器的情况下,实验仍能观测到清晰的干涉图样,且在高功率输出状态以及环境噪声情况下干涉图样仍可保持稳定,表明具有单模大模场特性的光子晶体光纤在实现光束相干合成方面比传统的双包层光纤(DCF)有明显的优越性。实验还表明耦合输出镜的反射率对相干输出功率有一定影响,当反射镜的反射率分别为5%,10%和15%时,两台激光器相干输出斜率效率分别为63.8%,61.6%和60.2%。在抽运功率为150 W和耦合输出镜的反射率为5%时,获得95.8 W的最大相干功率输出,相干功率合成效率为90.2%。实验中无任何热光效应产生,有望利用该方法获得更高的相干输出功率。

通过两步反应合成了一种带有新型电子给体的D-π-A型三腈基呋喃衍生物(DCDHF-2-V),并采用旋涂法制备出与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混均匀的聚合物薄膜。采用UV1700紫外可见分光光度计和F-4500荧光分光光度计研究了该化合物在不同极性溶剂以及薄膜状态下的吸收光谱和荧光光谱特性。结果表明,在薄膜状态下化合物的吸收峰有一定蓝移,吸收带变宽。随溶液极性的增加,荧光光谱的最大峰值波长逐渐红移,分子的荧光量子产率以及斯托克斯位移也有较大变化。据此计算出DCDHF-2-V分子激发态与基态偶极矩之差为35.68×10-30 C·m,并根据双能级模型确定了分子的二阶非线性极化率β随波长的变化情况,当激光基频波长为1064 nm时,β为3323.4×10-40 m4/V。

在强场耦合图像中,采用双自旋-轨道耦合(SO)参量模型建立了过渡族3d2(3d8)离子的三角对称下全组态光谱能级和电子顺磁共振(EPR)公式。与经典的晶体场理论(仅考虑中心金属离子的自旋-轨道耦合作用)相比较,该公式还包括了配体离子的自旋-轨道耦合作用的贡献,这一模型在应用于计算共价性较强的晶体光谱和电子顺磁共振谱可得到合理的结果。作为验证,用完全对角化方法研究了晶体NiX2 (X=Cl,Br,I)的光谱和电子顺磁共振谱,结果表明,理论与实验很好地符合。建立的全组态谱能级和电子顺磁共振公式为更精确地计算光谱和电子顺磁共振谱提供了一条可行方法。

在人眼自然张开状态下,虹膜遭受睫毛、眼睑和反射光斑不同程度地干扰而失去了部分信息,因此需要找出虹膜保留面积与虹膜识别率之间的对应关系,从而根据不同的识别率要求估计不同的人眼最小张开程度。利用相关系数识别方法作为评测手段分别在不同的虹膜图库中进行了实验。结果证明,选取靠近瞳孔的虹膜内环区域与整个虹膜区域的比率在大于37.5%时,或者暴露的虹膜两侧扇形的角度大于70°时,就可以获得区分个体的特征量,达到比较稳定的识别率。实验结果还给出了虹膜内环区域面积与识别率的对应关系曲线以及虹膜两侧扇形区域面积与识别率之间的对应关系曲线。

研究了人正常膀胱和浅表性膀胱癌的粘膜/粘膜下层组织在300～900 nm光谱范围的漫反射光谱特性及其差异,实验采用带积分球附件的分光光度计获取组织的漫反射光谱。结果表明,在300～900 nm,正常膀胱的粘膜/粘膜下层对任一个波长的漫反射率都明显地较癌变的粘膜/粘膜下层对相应波长的要大。正常膀胱的粘膜/粘膜下层的漫反射光谱的峰分别在370 nm、520 nm、550 nm和660 nm,其峰值分别为52.4%、60.7%、56.1%和75.5%。而癌变的粘膜/粘膜下层的漫反射光谱的峰分别在320 nm、520 nm、550 nm和660 nm,其峰值分别为43.7%、33.4%、30.6%和70.2%。正常膀胱的粘膜/粘膜下层的漫反射光谱在370 nm处有一个峰,而癌变的粘膜/粘膜下层的漫反射光谱在370 nm处没有峰,320 nm处有一个峰。而正常膀胱的粘膜/粘膜下层的漫反射光谱在320 nm处没有峰。膀胱的粘膜/粘膜下层病变导致组织的漫反射光谱在520 nm、550 nm和660 nm处的峰的峰值分别减小了45.0%、45.5%和7.02%。说明膀胱的粘膜/粘膜下层病变导致组织的组分和结构尤其是组织中的氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的含量发生了明显的改变。

人眼像差矫正器的位置变化对矫正人眼像差能力的容限分析有重要的意义。在基于哈特曼-夏克人眼像差仪对三只人眼像差准确测量的基础上,比较了人眼高阶像差矫正器与人眼低阶像差矫正器矫正效果的不同,从理论上计算了在平移和旋转下高阶像差矫正器矫正效果优于低阶像差矫正器的移动容限。三组被测试像差对旋转的容限均在20°左右,而对平移的容限差异较大。结果表明,位置变化对不同的像差有着不同的影响,人眼波前像差越大对位置变化越敏感,高阶矫正优势越不明显; 高阶像差矫正对不同类型的位置变化有不同的容限度,其中平移的容限较小而旋转的容限较大。

提出了一种采用光纤型迈克耳孙干涉仪进行光程补偿的菲佐型光学相干层析成像(OCT)系统。该系统的传感探头为共路干涉结构,以解决现有内窥光学相干层析成像系统中存在的探头运动导致图像失真、以及更换使用不同探头时需进行色散和偏振态调节等问题。光程补偿和振动干扰实验结果表明,光程补偿方法正确可行,系统对环境干扰不敏感。利用研制的系统对反射镜和近红外卡进行了成像实验,验证了系统的有效性。提出的方法非常适合于内窥成像,并给出了把系统扩展为内窥光学相干层析成像系统的具体实现过程。

考虑非均匀一维自聚焦介质的横向不均匀性,利用非线性薛定谔方程满足的守恒律给出了相邻空间孤子间隔的解析式,并对空间孤子之间的相互作用进行了数值模拟。结果表明,线形聚焦效应增强了空间孤子之间的相互作用; 而线形散焦效应减弱了空间孤子之间的相互作用。当不考虑介质横向不均匀时,空间孤子之间发生周期性的碰撞。线性散焦效应使相邻空间孤子之间的间隔随传输距离发生周期性的变化,但孤子之间并不发生碰撞。线性聚焦效应使相邻空间孤子随传输距离发生周期性的碰撞,线性聚焦效应具有压制损耗使相邻空间孤子间隔变大的作用。

基于强非局域非线性介质中的Snyder-Mitchell模型,利用分离变量法得到了(1+1)维光束传输的厄米-高斯型解析解。比较厄米-高斯型解析解与非局域非线性薛定谔方程的数值解,证实了,在强非局域条件下,该厄米-高斯型解与数值解完全吻合。对厄米-高斯光束的传输特性进行研究,结果表明,光束束宽会出现周期性的压缩或者展宽现象。并且得到了实现厄米-高斯光束稳定传输的临界功率、厄米-高斯孤子解及传输常量,临界功率与厄米-高斯光束的阶数无关,但传输常量随阶数的增加而增加。高斯呼吸子和高斯孤子就是基模厄米-高斯呼吸子和基模厄米-高斯孤子。

作为零位干涉检测方法中非常有前途的一种方法,计算全息可以用于非旋转对称的非球面的检测。以三次相位板为例,阐述了利用计算全息图检测非旋转对称的非球面的基本原理。分析并推导了三次相位传播过程引入的高阶波像差的理论公式,给出了三次相位板的检测系统的设计结果。详细讨论了计算全息图衍射级次的分离以及计算全息图的二元化,给出了振幅型的计算全息图的图样。计算全息图的刻线最小间隔是40 μm,计算全息图的制作精度对检测结果的波前误差的影响仅仅为0.005λ。对检测系统作了详细的公差分析,结果表明所有调整公差对整个检测系统的影响和方根值为83.954 nm。

为了设计能够满足高功率固体激光装置需求的空间滤波器透镜,采用矩阵光学方法,分析光束经过单透镜传输时剩余反射形成各阶鬼像的过程,得到鬼像位置与透镜曲率半径的关系式。该关系式表明,透镜的曲率半径设计可以控制鬼像所在的区域。根据高功率激光装置光路排布的特点简化鬼像分析,利用自行开发的鬼像追迹软件分析了主放大级鬼像分布特点。通过改变透镜的曲率半径和倾斜透镜这两种方式,基于鬼像规避和像差最小化两种原则,最终确定主放大级透镜曲率半径的最优选择为1∶3弯月型,凸面朝向光学元件集中的方向。该方法可普遍应用于指导高通量复杂光学系统的透镜设计。

一个正透镜、一个负透镜及一个衍射光学元件以不同的组合可以构成两种折衍射混合光学系统。当这两种系统消球差、彗差及复消色差后会产生不同的色球差。通过赛德尔像差理论,分析了这两种结构产生不同色球差的原因。计算表明当衍射光学元件以负透镜的平面为基底时产生的色球差为以正透镜的平面为基底时产生的色球差的7倍。对衍射光学元件以负透镜的平面为基底的情形,提出了减小系统色球差的解决办法,使系统色球差减小到0.307 mm。另外设计了一个传统复消色差光学系统,并和折衍射混合光学系统进行了比较,分析表明,衍射光学元件可代替传统光学系统中的特殊光学材料并使系统达到相同的成像质量。最后讨论了衍射光学元件的衍射效率对系统成像质量的影响。

利用液晶的折射率是温度和波长函数的特性,在光子晶体光纤(PCF)芯区的空气柱中填充向列相液晶,通过改变温度来改变液晶的折射率,构成了一种温度调制光子晶体光纤。用阶跃有效折射率模型研究了温度对这种光子晶体光纤在不同光波长时传输特性的影响,并进行了数值计算。结果表明液晶填充使光子晶体光纤的色散减小,由于折射率对温度和波长变化敏感,改变温度可以使光纤在长波长区域出现单模传输,在短波长时不会出现单模传输,即使包层相对孔径很小也不会出现无截止单模传输。温度升高使光纤的色散值增大,零色散波长向短波长方向移动。这些特性对温度调制光子晶体光纤器件的设计和应用具有一定的参考意义。

利用光场产生算符的逆算符作用于圆态来构造增光子圆态。讨论了此态的非经典性质,同时计算并模拟出它的维格纳(Wigner)函数。结果表明,在不同光强下,随着激发数的增大增光子圆态光场的平均光子数增加与减少交替地出现; 光子激发后,光场的亚泊松统计特性得到增强,压缩效应却受到抑制。维格纳函数图像显示了增光子圆态显著的非经典性质,发现了光子激发与圆态光强的增大都能使量子态由叠加引起的干涉效应明显增强。另外,在不同叠加数的情况下,通过适当选择参量可使维格纳函数具有相同的变化规律。

把合成孔径激光成像雷达的目标衍射区分为三个区域,提出采用离焦或者附加空间相位调制板的光学接收望远镜补偿回波像差。当目标处于菲涅耳衍射区时可采用离焦或偏置望远镜补偿回波二次项离焦像差并产生用于孔径合成的二次项相位历程; 目标处于夫琅和费衍射区时可以采用离焦或偏置望远镜补偿回波二次项离焦像差但不产生相位历程; 目标处于瑞利-索末菲衍射区域时不可能补偿回波高阶像差。