为了快速无损地鉴别物质的成分,提高光声光谱(PAS)检测多组分固体粉末物的能力,对光声光谱固体颗粒物检测系统和光声信号提取分析方法进行了研究。根据R-G 理论,优化设计了基于传声器的非共振圆形光声池。组建了由大功率氙灯、斩波器、锁相放大器、光栅单色仪、数据采集系统和光声池等主要部件构成的系统。采用高灵敏度的声探测器和透过率高的光窗,使用低噪声高信噪比(SNR)放大电路,增强光声信号的强度。实验证实,检测系统性能稳定可靠。采用小波分析提高光声信号分析能力。将硝基化合物粉末和硫酸铜粉末混合物光声信号与两种物质各自的光声信号分析对比,方便准确快速地判断两种物质的存在,为物质鉴别提供依据。

提出一种基于保护资源的混合光交换方案P_HyLABS。该方案利用光电路交换(OCS)网络中的保护资源(波长信道),构建光突发交换(OBS)网络层,与OCS 工作光路组成的OCS 网络层一起,组成OCS/OBS 混合交换网络。仿真结果表明,由于将OCS 传送的电路交换的优势与OBS 传送的统计复用能力进行了较好的结合,与单一的OCS网络和OBS 网络相比,P_HyLABS 混合交换在保证数据高效传输的同时,可应对呈高突发性的数据传送,在多失效的网络环境下也能部分恢复数据传送。

光码分多址(+OCDMA)系统的误码率是评价系统性能的重要指标,由于色散和非线性效应会导致超短光脉冲在光纤传输过程中脉宽的展宽,进而影响OCDMA 系统的误码率。在基于理想情况的OCDMA 系统误码率定义的基础上,研究了三阶色散和三阶非线性效应对系统误码率的影响,进一步分析了有硬限幅器和二维OCDMA 系统的误码率。结果表明,三阶色散和三阶非线性效应都会导致OCDMA 系统误码率的增大,但三阶非线性效应对系统性能影响没有三阶色散效应明显；在系统参数相同基础上,接收端引入光硬限幅器和系统采用二维编码均可优化系统性能。

透过玻璃对场景成像,图像由场景实像和反光虚像线性叠加而成,直接影响到图像分析处理和计算机视觉应用等,可采用盲源分离方法进行反光分离。图像成像过程中的非线性因素,会使线性独立分量分析用于反光分离结果不够精确。采用基于Hilbert-Schmidt独立性判断准则的快速核独立分量分析进行图像反光分离。实验表明,快速核独立分量分析用于图像反光分离,在分离精度和速度上优于线性独立分量分析和常规核独立分量分析。

采用激光散斑的实验方法,拍摄了连续多幅不同加工工艺、不同表面粗糙度标准样块的散斑图像。利用基于灰度共生矩阵的纹理分析方法对图像的4 个特征参数——角二阶矩、惯性矩、相关性和熵进行了计算、统计与分析。研究表明,连续多幅激光散斑图像的各种参数取值会有波动,但整体趋于平稳；验证了表面粗糙度和特征参数之间存在着规律性的曲线关系；进一步消除了外界干扰和装置随时间的动态不确定性,使得实验结果更可靠,同时扩大了表面粗糙度和4 个特征参量之间的关系数据库,验证了激光散斑的方法对测量表面粗糙度具有较高的可信度。

提出了基于Curvelet 变换的自适应多传感图像融合新算法。算法将全色图像和多光谱图像进行Curvelet 变换分解后,针对不同的频率域特点选择不同的融合规则。对低频系数选取区域能量的加权系数自适应融合规则,对高频系数选用了区域特征自适应的融合规则。最后通过重构得到融合图像。将该算法和其他的融合算法进行对比,结果表明,该算法是一种有效可行的图像融合算法。

地基望远镜的成像分辨率通常都受到大气湍流的限制,这种限制在对扩展目标进行观测成像时变得尤为显著。幸运成像技术是一种基于目标序列短曝光图像选取、配准、叠加的事后图像处理方法,能够有效降低大气湍流导致的成像闪烁和抖动对图像质量的影响,提高望远镜的成像分辨率。介绍了扩展目标幸运成像技术的基本原理和基本流程,并应用该项技术对近地扩展目标大气湍流成像的实验观测数据进行事后处理。处理结果表明,幸运成像技术能够提高扩展目标通过湍流大气的成像分辨率。

融合拉普拉斯分布及广义高斯分布模型对非子采样Contourlet 变换(NSCT)系数进行了统计建模分析。研究发现,NSCT作为平移不变Contourlet 变换,系数在不同尺度和方向上均存在较大冗余,在广义高斯分布性等方面需引入参数加以约束。根据建立的统计模型进行了医学图像去噪实验。结果表明,和Contourlet 及NSCT软硬阈值去噪等比较,该建模方法提高了噪声估计精度,增加了峰值信噪比,改善了图像视觉效果。

提出一种基于边缘检测和Keren 配准方法的自适应归一化卷积超分辨率重建算法。为了进一步提高低分辨率序列图像间的配准精度,该算法将边缘检测与Keren 配准算法相结合。首先利用Roberts 算子对图像序列进行边缘检测,然后利用基于简化四参数仿射变换模型的Keren 改进算法求出边缘图像间的平移和旋转参数。仿真实验结果表明即使在含有噪声及大角度旋转情况下,相比Keren 改进算法该算法配准精度得到了显著提高；其中采用Roberts算子相比其他传统算子可获得更高的配准精度。最后采用自适应归一化卷积超分辨率融合算法进行超分辨率重建,真实混叠图像序列的实验表明,基于提出的这种配准方法的超分辨率重建图像获得了很好的视觉效果和更高的分辨能力,具有良好的应用价值。

针对CMOS成像器件结构的特殊性，发展并提出了“像元光子转移技术”法测量增益和读出噪声。同时对CMOS器件的线性度、满阱电荷、暗流、不均匀性和量子效率等性能的测试方法进行了研究。最后基于2 k×2 k CMOS芯片进行了性能测试实验，实验结果验证了该测试方法的可行性和可靠性。

将波长1064 nm,脉冲宽度8 ns 的Nd:YAG 激光脉冲聚焦到FC-72 介质池中,利用CCD 对后向受激布里渊散射(SBS)光斑进行检测,并利用数字图像处理技术对图像进行分析,以获得SBS 光斑的空间光强分布和变化规律。利用MATLAB 的图像处理工具箱对激光光斑的原始CCD 图像进行去噪,并使用Origin 软件的曲线拟合和FFT 平滑功能对光强分布曲线进行平滑处理。结果表明,进行图像处理后的原图像噪声被有效地抑制和消除,光强分布曲线较为平滑。在入射光束为基模高斯光束的条件下,随着入射光能量增大,受激布里渊散射光斑的空间光强分布由近高斯型转变为高斯型。

利用有限元方法和时域有限差分方法,优化设计了一种结构紧凑的基于绝缘体上硅脊型纳米线光波导方向耦合器的TE/TM 偏振分束器。考虑到方向耦合器的波导间隙较小时制作工艺较为困难,且模式失配会引入一些损耗,因此波导间隙取约100 nm 较为合适。通过优化脊型纳米线光波导的几何尺寸(脊高和脊宽)、耦合区波导间隙,使得偏振分束器长度最短。数值计算结果表明经过优化的偏振分束器最短长度大约为17.3 μm,偏振分束器的消光比大于15 dB 时,波导宽度制作容差为－20～10 nm,带宽约为50 nm。

在980 nm波长的大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的基础上制备了高输出功率的微小孔阵列半导体激光器,其最大输出光功率达到了1 mW。介绍了针对微小孔阵垂直腔面发射激光器的特殊制备工艺,并对其特性进行了分析。

提出全数字化激光陀螺控制方案,并实现了全数字控制的激光陀螺——数字陀螺。对比分析了正在使用的模拟控制激光陀螺和数字激光陀螺原理及结构,介绍了数字陀螺的优点和关键技术,给出了抖动驱动为脉宽调制方式实现的波形图和数字陀螺图形化测试数据。实验结果表明,数字陀螺符合激光陀螺发展方向,提高了调试和生产效率,简化了对导航系统的设计和调试要求。

在飞秒激光与金属材料相互作用研究的基础上,在不同的激光器运行参数条件下利用飞秒激光器在金属铝箔上制备阵列微孔,研究了对阵列微孔的孔径与激光器工艺参数之间的关系。利用Origin7.0 及SPSS13.0 对实验数据进行分析,指明了飞秒激光器脉冲数、脉宽、单脉冲能量对孔径大小的影响。

放电管作为电激励连续波HF/DF 激光器的F 原子发生器,在整个激光器系统中占有重要地位。目前流行采用的是高压直流电源加镇流电阻的放电模式,典型电参数为接近10 kV 高电压、百毫安量级的低电流。传统理论和实验结果均认为：放电管F 原子产率与放电管注入功率成正比,从而激光器输出功率也应与之成正比。引入不同阻值的镇流电阻,发现对于相同的注入功率,低电压、大电流模式比高电压、小电流模式更容易获得高的功率输出。

相比于固体和化学激光器,半导体抽运碱金属蒸气激光器以其极高的量子效率、气体介质易于流动散热、高光束质量、不存在单口径功率限制、安全可靠等优点显示出极大的优势和良好的发展潜力。概述了碱金属激光器的基本原理和最新研究进展,分析了高功率定标放大可能遇到的障碍和解决途径,并预测了未来的发展趋势。

医用光学中为快速消除双目立体匹配歧义,提出一种基于局部特征、稳健高效的两步立体匹配方法。用局部二进制模板/对比度(LBP/C)纹理分析描述图像纹理并构造初始匹配成本；仅在垂直、水平方向内自适应地分配权值,消除匹配特征的相似歧义性,并行双通地聚合匹配成本；由赢者通吃法得到初始视差。为消除弱纹理、重复纹理和遮挡等引起的歧义,视差求精方案包括并行双通校准视差、基于映射检测遮挡、基于极线最小二乘拟合填充遮挡。实验表明,该算法计算效率高、结构简单,易于实现并消除匹配歧义,得到精度较高且分段平滑的视差。

超常材料具有人工设计的结构,并有自然材料所不具备的超常物理性质。超常材料的电磁响应灵活可调,对太赫兹(THz)技术意义非凡。THz 超常材料的实现和迅速发展为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇。总结了THz波段超常材料的研究进展,包括THz波段超常材料的构造及制备、基于超常材料的THz波器件以及超常材料在THz波技术中的其他应用。

采用高温固相法合成Ba₅CaAl₄O₁₂:Tb³⁺绿色荧光粉,并对其发光性质进行研究。Ba₅CaAl₄O₁₂:Tb³⁺在239 nm 激发下,跃迁发射峰值位于489,543,550,587 和623 nm,分别对应于Tb3+的5D4→7F6,5D4→7F5,5D4→7F4和 5D4→7F3的能级跃迁。样品的紫外激发光谱表明,Ba₅CaAl₄O₁₂:Tb³⁺基质吸收是位于240 nm附近的宽带吸收。研究 Tb3+浓度对样品发光强度的影响,当Tb3+掺杂摩尔分数为4%时,发光强度达到最大。加入H3BO3和NH4Cl 两种助熔剂均不同程度地提高了该荧光粉的发光强度,且随着助熔剂浓度的增加发光强度先逐渐增强后下降。相比两种助熔剂发现,NH4Cl 比H3BO3的效果更好,更有利于荧光粉的发光。

设计了一种新型的带有百叶窗的平板式大功率发光二极管(LED)照明装置,其整体结构轻、薄、小、美观且具有模块化和可重构特征。该装置采用高导热系数的铝基板作为多颗大功率LED 的散热电路板,用0.4 mm的铝片作为散热翅片,结合沟槽式微热管构成集发光与散热一体化的输入功率为21 W的照明模组,该模组可根据照明亮度要求重构成不同功率的照明装置。对功率为144 W 的照明装置进行了理论分析与实验研究。根据理论计算,每个照明模组的发热量约为18 W,每个照明模组的传热量约为47 W;模拟结果表明,在环境温度为30 ℃,自然对流换热系数为10 W/(m2·K)时,LED 芯片最高结温Ta＝75 ℃,而实验测得Ta＝75.7 ℃。理论计算及模拟结果均表明该照明装置具有良好的应用前景,可作为道路、广场等处的照明装置。

提出一种利用三色激光作为照明光源时,基于单片光栅光调制器(GLM)的彩色投影显示方案。阐述了该投影系统的彩色显示原理利用色度学相关理论;分析了红、绿、蓝三色激光合成标准D65 白光源的原理;综合考虑显示色彩还原度、投影亮度和激光器输出功率3 个重要指标,对激光光源进行了优化选择。分析结果表明,峰值波长分别为635,532 及457 nm的三色激光器组合为光源的最优设计方案。搭建了相关实验系统,通过收集±1 级衍射光进行了静态光栅光调制器彩色投影实验。实验得到了红、绿、蓝及合成白色光源照明下的投影图案,初步证明了该彩色投影方案的正确性。

利用9,10-bis (2-naphthyl) anthracene (AND)掺杂rubrene 作为器件单一发光层,研制成功单层白光器件。器件在电流密度为140 mA/cm²时,电流效率达到5.93 cd/A;当电压为21 V 时,该器件达到最高亮度9300 cd/m²。器件发光色坐标为(0.32,0.40),且随着电压的变化发光色度始终处于白光区。这种器件的白色发射是来源于AND(蓝色发射)和rubrene(橙色发散)的混合发射。与此同时,AND 和rubrene 二者之间会发生F?rster 能量传递。

在具有耦合-探测结构的L 型三能级系统中引入另一强耦合场,形成双强耦合场作用下的L 型三能级系统。通过求解系统的密度矩阵方程,研究了探测吸收谱的特性。结果表明,当两个耦合场的拉比频率相等,一个共振作用于跃迁能级而另一个以一定的失谐量作用于跃迁能级时,系统的探测吸收谱呈现出多峰,即多个Aulter-Townes双峰结构。给出了吸收峰的位置与耦合场的作用强度和频率失谐量之间的定量关系,并用缀饰态作出准确的解释。

介绍一种复合光路宽光谱膜厚监控系统及其软硬件开发,对系统结构组成和工作原理进行说明。通过增加中间通光孔式的分光镜的复合光路,基于LabVIEW平台开发宽光谱膜厚监控软件,实现了基于宽光谱扫描法的宽光谱膜厚监控和基于极值法的光学膜厚监控的兼容并用,提高了光学镀膜膜厚监控的精确性和自动化,为传统光学镀膜设备的升级改造提出了一种可行性技术。