光学湍流预报涉及大气科学、计算数学、光学工程等多个学科以及计算机技术、湍流测量技术等多种技术。提高低平流层下对大气光学湍流的预报能力成为迫切需要。讨论了预报光学湍流时选用中尺度气象模式的原因、具有代表性中尺度气象模式的特点、光学湍流参数化、中尺度气象模式预报光学湍流的研究现状及所面临的挑战等问题, 并对该领域下一阶段的发展进行了展望。对符合我国地域气候特征的外尺度参数化公式、中尺度模式与微尺度模式嵌套以及低平流层下非Kolmogorov湍流的统计特征和大气光学湍流参数化新方法进行研究, 该研究对提高光学湍流预报的空间分辨率和预报精度具有重要意义。

激光放大系统通常可分为高峰值功率和高平均功率两大类。近年来出现了越来越多同时需要这两种特性的应用, 即要求系统能输出高峰值功率激光, 能高效、高重复频率的工作, 并具有高能量转化效率。针对不断增长的应用需求, 相干放大网络(ICAN)计划基于啁啾脉冲放大、光纤分束放大和相干合束技术解决了高功率激光脉冲在光纤中的非线性损伤等限制功率提升的关键问题, 在获得更高能量和峰值功率的同时避免了光纤中非线性效应导致的波形畸变, 为突破若干限制高峰值功率、高重复频率脉冲激光系统发展的关键障碍提供了解决途径。光纤放大网络的可定标放大特性为许多新的应用提供了解决方案, 如基于激光的粒子加速器、激光驱动核废料处理、地球轨道碎片清理和激光驱动聚变能等。

从激光器热效应出发, 由热效应的产生、危害以及解决方案入手, 分类详细阐述了薄片激光器、热容激光器、板条激光器以及光纤激光器的基本原理及其在高功率输出方面的进展。以激光**作为实际应用典例, 综述了近年来各国激光**的项目概况及进展, 在此基础上提出了高功率固体激光器的发展趋势, 即运行维护成本低、结构紧凑及无人机装载应用, 阐述了复合结构激光器的发展优势及其趋势。

皮秒激光具有皮秒(10-12 s)量级的脉冲宽度, 与电光弛豫时间(10-6~10-12 s)相当或比电光弛豫时间更短。皮秒激光与材料作用时, 由于电子来不及将能量传递给晶格, 以至于整个加工过程中几乎没有热作用的存在, 被称为“冷烧蚀”过程, 因此皮秒激光在航空航天、**、材料、医学、生物等领域的精密加工中有广泛的用途。简要介绍了研制适用于微纳加工的皮秒激光器的技术路线, 综述了皮秒激光在高硬度金属精密制孔、硬脆性材料切割以及材料表面选择性去除方面的研究进展, 探讨了目前皮秒激光微纳加工存在的问题, 并展望了其可能的发展方向。

大气边界层高度对大气颗粒物污染具有重要的影响。为研究京津冀区域的大气边界层高度变化特征, 利用该地区多个站点的激光雷达数据, 进行了统计研究, 并将激光雷达观测值与美国国家气象局国家环境预报中心全球资料同化系统模式模拟结果进行了对比。观测数据表明, 京津冀地区的大气边界层具有明显的日变化特征和季节变化特征: 白天的大气边界层高度高于夜晚, 且边界层高值出现在14:00左右; 夏、冬季的大气边界层高度高于春、冬季; 冬季大气边界层高度有降低趋势。此外, 2014年11月多个站点由激光雷达测得的边界层高度的统计分析表明, 京津冀地区大气边界层高度在300~900 m之间, 且东南方向较高。

低纬度地区、相对湿度较大的大气影响了机载红外搜索跟踪(IRST)系统的作用距离。针对此问题, 根据低纬度地区近几年的大气资料, 从理论上分析了影响大气透射率的主要因素, 重点建立了大气透射率数学模型, 修正了高度和斜程对大气透射率的影响; 通过MatLab软件分别仿真分析了不同季节、不同天气、不同俯仰角以及不同路程和高度时3~5 μm波段的大气透射率, 与大气透射率计算软件(LOWTRAN7)的仿真结果相比, 其误差约为5%, 验证了模型的实效性, 从而为指导实际作战使用IRST系统提供了理论依据。

为了解决电解领域大电流测量难度大的问题, 在传统光纤电流互感器(FOCT)的基础上提出一种新型的便携式光纤电流互感器(P-FOCT)。由于在P-FOCT的设计和安装过程中, 柔性传感头光路不闭合和导体偏心会引起法拉第相移误差, 进而影响电流计精度, 因此对传感头闭合误差和导体偏心位置对P-FOCT的影响进行了理论分析和实验测试。结果显示, 法拉第相移相对误差随传感头不闭合角度线性增加,随导体到非闭合长度中心的距离增大而减小。另外, 增加传感头匝数能减小P-FOCT的法拉第相移误差, 提高其测量精度。

针对当前光纤电流传感器较难同时实现较高灵敏度和较好稳定性的问题, 根据法拉第效应, 从理论上建立了基于琼斯矩阵的直通式、反射式全光纤电流传感器的数学模型; 利用OptiSystem软件进行仿真, 得到直通式、反射式全光纤电流传感器的线性灵敏度分别为0.24和0.37。提出了光纤环形衰荡结构, 将强度调制转换为时间调制, 从而消除了光源及外界环境对系统性能的影响, 使系统同时实现较高的灵敏度和较好的稳定性。通过理论及实验证实了该方案的可行性。

对基于相位掩模法的高阶布拉格(Bragg)波导光栅的特性进行了研究, 不同阶数Bragg波导光栅的谐振波长均随饱和系数的增大而增大。综合考虑光栅阶数、相位掩模板衍射效率及饱和系数对Bragg波导光栅折射率调制幅度的影响, 当Bragg波导光栅阶数为2, 且饱和系数为0.67时折射率调制幅度达到最大, 此时Bragg波导光栅的最大反射率最大, 零值带宽最大。随着光栅长度的增大, 最大反射率增大, 零值带宽减小。波导光栅的饱和系数随写入光强与刻写时间乘积的增大而增大, 当此乘积为160 s·W/cm2时饱和系数为0.67, 因此可以通过控制写入光强与刻写时间使饱和系数达到最优。

地埋式入侵监测系统具有隐蔽性强、受自然因素影响小、误报率低、识别概率高等特点, 在入侵监测中具有重要作用。介绍了将光纤传感用于入侵监测的主要技术方案, 阐述了光纤分布式振动传感(DVS)系统和光纤布拉格光栅(FBG)振动传感系统的工作原理。对这两种系统进行了人员入侵监测实验。结果表明, DVS系统的有效探测范围可达到10~15 m, 空间分辨率约为20 m; FBG振动传感系统的最大有效探测距离超过75 m。对比和评估了这两种系统的关键性能, 展望了地埋式光纤入侵监测系统的应用方向。

针对水下光学彩色图像的模糊和颜色失真问题, 提出一种基于透射率优化和色温调节的水下图像复原方法。将大气光暗原色先验去雾算法应用到水下光学成像模型中实现水下图像清晰化, 采用引导滤波提高透射率的估计精度, 然后通过设置阈值参数区分水下光学图像中的明亮区域与非明亮区域, 对透射率进行优化处理得到自适应还原图像。最后通过调整图像估计灰度轴的位置对图像进行色温调节还原图像的颜色。实验结果表明, 该算法不仅可以有效提高图像的清晰度, 还可以对图像进行准确的颜色纠正。相比于其他算法, 该算法实现效果好, 具有更好的稳健性。

为了在可见光图像中尽可能的突出红外目标, 提高红外与可见光融合图像的质量, 提出了一种基于目标提取的红外与可见光图像融合算法。对红外图像分别进行边缘提取和阈值分割, 将提取的两幅二值图像进行融合, 获得目标图像。然后将红外图像、红外目标图像和进行色度、饱和度、亮度(HSV)空间转换后的可见光的亮度分量进行拉普拉斯变换, 高频系数采用基于区域互信息、匹配度以及区域能量的融合规则, 低频系数的融合则在红外目标图像低频系数的指导下, 结合基于区域的融合规则进行。最终融合图像重构是通过拉普拉斯变换及反变换实现的。实验结果表明, 该融合算法能较好地突出红外目标信息, 提供丰富的背景细节, 在图像的清晰度和人眼的视觉效果方面优于其他传统算法。

在三维激光扫描技术中, 点云数据配准技术直接影响后期建模质量。点云配准主流算法为迭代最近点(ICP)算法, 该算法能自动、高精度配准, 也具有时间空间复杂度较大、收敛缓慢、易匹配错误对应点等缺点。将基于曲率极值的算法与ICP算法相结合, 对曲率特征明显的点云模型进行配准。从算法收敛效率、抗噪性及点云初始位置优劣对算法的影响三方面设计实验, 并与经典ICP算法及其他改进算法进行对比。结果表明, 该算法对于曲率变化明显的点云数据表现出的收敛效率高于其他算法, 对于质量较差的初始数据, 该算法收敛稳定性较强。

提出了一种基于补偿干涉仪的串联式全场光学相干层析(FF-OCT)系统。该系统包含共光路式探测干涉仪和双臂式补偿干涉仪, 前者用于探测样品的后向散射光, 后者用于补偿探测干涉仪两臂的光程差。采用宽带卤素灯光源和大数值孔径显微物镜进行成像; 利用单片机进行相位调制, 以便从干涉图像中获得样品的正面层析图像。进行了洋葱细胞的光学层析实验, 验证了系统的可行性。探测干涉仪基于共路式结构, 体积小, 对外界运动等的影响不敏感。使用光纤连接两个干涉仪, 可实现手持式探测干涉仪, 对实现内窥式探头具有重要意义。

为了提高两步相移干涉测量术的相位重建精度, 提出了一种基于分区背景估计的相位盲解调算法。该算法选取干涉图中的一系列零值点作为种子, 围绕种子生成Voronoi图, 并将干涉图划分为若干区域, 将区域内全部点背景设置为种子点背景, 最后拼接为完整背景。对该算法进行了数值模拟和实验分析。数值模拟结果表明, 理想情况下该算法解调相位的均方根误差(RMSE)接近实际背景法。实验结果表明, 相比传统低通滤波方法, 该算法解调相位的RMSE降低了16%。

针对传统的采用发散照明的相位测量轮廓术投影到参考面上的光场产生畸变的情况, 提出一种利用逆推法从参考面上的位置坐标与光栅条纹坐标分布之间的映射关系建立投影光栅模型的方法, 确保校正光栅投影到参考面上的条纹满足周期性分布。通过相位-高度映射关系恢复出被测物体的面形分布。该方法无须像传统测量方法一样将相位-高度之间的映射关系以数据表形式存储在计算机中, 放宽了系统测量的约束条件, 简化了测量装置, 并能实现高精度测量。计算机模拟和实验均证实了该方法的有效性。

提出了一种适合动态光学测量的单帧载频条纹相位解调技术——四步空域准相移技术。基于载频条纹信号的频率调制正弦函数表达形式, 并利用帧内四个区域的积分强度以及四个区域在帧内的相移关系, 推导了该技术的相位解调算法。该算法采用四个区域内的积分强度进行相位计算, 具有较好的高斯白噪声抵抗能力; 计算相位时可隔离不同区域噪声的影响, 具有较高的空间局域性; 可以克服次条纹积分算法中的频率失配问题; 无需进行频率的探测, 提高了相位解调效率, 尤其适合动态测量。实验和仿真结果均证明了所提出方法的可行性和有效性。

设计了一种基于定向耦合结构的光子晶体偏振分束器。该分束器由两个单模波导构成, 通过调节两个单模波导的宽度可以改变耦合长度。利用时域有限差分法进行仿真分析, 结果表明, 在波长1550 nm下TE和TM两种偏振模可以分束, 透射率都达到90%以上, 消光比分别达到22.4 dB和18.2 dB。该光子晶体偏振分束器的尺寸为25.8 μm×13 μm。

基于激光器的增益理论和动态理论, 结合经典的激光器速率方程, 分析了激光器有源区尺寸、光纤光栅结构、耦合效率和注入电流等参数对频率噪声和弛豫振荡频率的影响。以获得低频率噪声和高驰豫振荡频率为目标, 进行数字仿真, 仿真结果表明, 较小的激光器有源区尺寸、较强的外腔光反馈和较高的注入电流有利于改善噪声特性, 其中注入电流的影响尤为重要。当注入电流为阈值电流的9倍时, 频率噪声降低约14.7%, 弛豫振荡频率增加约6.0 GHz。

采用控制变量法对GH4037高温合金进行了激光环切打孔实验, 得到了脉冲能量、离焦量、环切速度、环切圈数对小孔锥度和上下孔径的影响规律。结果表明, 脉冲能量和离焦量对小孔孔径和锥度的影响较大, 而环切速度和环切圈数主要影响小孔的形貌。离焦量的绝对值越大, 热影响区、上孔径和锥度也越大; 增加环切圈数及适当的环切速度(3~6 mm/min)有助于提升小孔的质量, 使孔口堆积物减少, 且孔的圆度较好。

提出了正交试验和Vague集相结合的Cr12MoV工具钢工艺参数优化方法。以激光功率、扫描速度、搭接率、黑漆涂层厚度为优化工艺参数, 以淬火后材料表面硬度、淬层深度、淬层相对磨损量和腐蚀速度为综合工艺优化目标。首先进行了正交试验获得数据样本, 然后借助Vague集理论对数据进行分析处理实现对工艺参数的优化。先进行单工艺目标优化, 再通过单工艺目标权重求和进行综合工艺目标优化, 将多目标优化问题转化为单目标优化问题。优化结果为: 激光功率1400 kW、扫描速度15 mm/s、搭接率40%、涂层厚度60 μm。验证试验结果表明, 优化工艺参数使淬火层硬度提高了1.62%, 相对磨损量下降了9.84%, 腐蚀速度下降了9.26%, 淬层深度仅减小1.33%。

在不同气压的高纯N2、Ar及N2/Ar混合气体保护条件下, 采用光纤激光器对厚度为2 mm的奥氏体304薄板进行了焊接试验, 研究了保护气体压强、气体类型和混合比例对焊接接头形貌及力学性能的影响。结果表明, 保护气体压强越大, 焊缝熔深就越大, 但气体压强对焊缝强度和硬度无明显影响。使用N2/Ar混合气体作为保护气体时, N2在保护气体中所占比例越大, 焊缝的熔深就越大, 而且使用不同比例的保护气体得到的焊缝均呈“丁”字形; 保护气体类型及比例对焊缝强度和硬度没有显著影响, 但焊缝的强度和硬度均大于母材。

为降低TC4钛合金选区激光熔化(SLM)的成型方向(Z向)误差, 考察了SLM过程中粉体熔化导致的Z向误差产生和变化的过程。建立了Z向误差累积和补偿数学模型, 并提出了对应的补偿方法。通过成型实验对模型的有效性进行了验证。实验结果表明, 这些模型能够有效地描述TC4钛合金SLM的Z向误差累积和变化的规律; 依照模型提出的补偿方法能够大幅减小Z向误差。相比于传统的Z向误差分析方法, 新模型更加准确, 为未来金属材料SLM成型的误差控制和最优层厚的快速选择提供了参考依据。

对304不锈钢试样进行了激光打孔试验, 使用形貌仪测得了孔截面粗糙度参数, 并通过反向传播神经网络, 建立了基于激光功率、脉冲频率和离焦量三个工艺参数与孔表面粗糙度之间关系的神经网络预测模型。利用大量试验数据对样本进行网络训练, 证实了该人工神经网络模型预测精度高, 预测误差控制在6%左右, 最大误差不超过8.08%。该模型可以准确地预测激光打孔表面的粗糙度和有效地缩短激光打孔作业的准备周期。

利用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法, 研究了铁(Fe)、硫(S)单掺杂及Fe-S共掺杂氧化锌(ZnO)体系的能带结构, 并对态密度和光学性质进行了对比分析。结果表明: 掺杂后晶格发生畸变; S原子掺杂减小了ZnO的能带间隙, Fe掺杂和Fe-S共掺杂后的ZnO引入了杂质能级, 使得ZnO体系对可见光和紫外光区域的光子能量吸收大幅增加, 扩展了光谱响应范围, 提高了ZnO的光催化性能。而在Fe-S共掺杂ZnO体系中发现, Fe、S原子相互影响较大, 致使禁带中的杂质能级有所减少, 吸收系数介于Fe、S单掺杂ZnO体系之间。

通过理论分析和数值模拟研究了高斯光束发生小尺度自聚焦(SSSF)的临界功率。发现高斯光束小尺度自聚焦的临界功率与初始调制幅度有关。初始调制幅度越大, 高斯光束分裂成丝所需的功率越小; 初始调制幅度越小则要求功率越大。当高斯光束输入功率低于高斯光束小尺度自聚焦临界功率, 但高于整体自聚焦临界功率时, 在非线性介质中传输时将以全光束塌陷的形态聚焦为一点; 当高斯光束的初始输入功率高于高斯光束小尺度自聚焦临界功率时, 在非线性介质中传输的高斯光束将分裂形成多根高强度的细丝。在高斯光束非线性传输过程中, 整体自聚焦和小尺度自聚焦效应之间存在相互竞争, 竞争的结果由高斯光束的初始参数决定。

机场跑道临时关闭警示灯的光强分布对飞机的引导至关重要。考虑到警示灯构型、布局等因素的影响, 提出了基于单灯光强分布模型的警示灯的整体光强分布算法。实验结果表明, 该方法得到的光强分布与实测的吻合度在98%以上, 与单灯叠加方法相比, 其准确性提高了6%以上。

提出了基于能量映射关系和易加工性约束的照度偏离量累加反馈优化算法, 并设计了一款可实现照度均匀分布的基于板上芯片(COB)型发光二极管(LED)光源的自由曲面透镜。本算法将每次迭代反馈优化后的仿真光分布与目标光分布的照度偏离量, 累加到预设目标光分布进行修正, 并利用修正后的目标光分布结合能量映射关系重构自由曲面透镜模型; 同时, 从易加工性的角度提出在反馈优化过程中将透镜外曲面下半部分约束为竖直面。以Cree CXA1816 COB LED为光源设计了相应的自由曲面透镜, 结果表明, 经过3次反馈优化后即可在距离光源1000 mm、半径为1480 mm的圆形区域实现均匀照度分布。根据设计结果加工了相应的透镜并进行照明效果的测试, 实测的照度分布与仿真结果比较吻合。

大口径光学镜面检测系统常常需要透镜元件。透镜元件由自重引起的表面变形严重干扰了系统成像质量, 优化设计合适的支撑方案获得较小的变形量是较为关键的工作。针对某检测装置中直径为1.5 m的透镜进行研究, 使用三维绘图软件Solidworks和有限元软件Ansys模拟透镜支撑点的位置和力的大小, 通过实验设计软件Design-Expert以及Ansys中的OPT模块进行优化, 选定最佳的设计方案, 借助Zernike多项式拟合出透镜前后表面的面形。结果表明: 透镜两个表面变形量的均方根(RMS)值分别为1.85 nm和3.28 nm, 波峰-波谷值分别为9.4 nm和24.4 nm, 透镜的整体变形量引起的透射波前像差RMS值为0.998 nm, 满足镜面检测对于透镜的精度要求。

设计了一款适用于手机的虹膜识别镜头, 该镜头包含3片塑胶非球面透镜, 焦平面阵列探测器中互补金属氧化物半导体(CMOS) 芯片的像素大小为1.12 μm。所设计镜头的F数为2.0、全视场角为32.6°、总长为4.0 mm。最佳工作距离为320 mm时, 在1/2奈奎斯特频率处各视场的调制传递函数(MTF)大于0.45, 光学畸变在1.2%以内, 相对照度大于87%。该光学系统结构简单、体积小、像质优良。

与传统照明相比, 采用发光二极管(LED)作为光源的智能照明更高效、舒适和环保, 对环境数据的实时采集与动态反馈是研究LED智能照明系统的重点。基于模块化设计思路, 提出了一种集成化LED智能照明系统, 从理论上建立了环境参数、人体舒适度指数及照明光源输出参数三者之间的映射关系。利用多通道集成模块实时监测环境参数变化, 自动调节光源的光学性能以满足人体舒适度的要求。搭建的系统能够同步采集并反馈空间环境中的声音、温度、湿度、照度, 通过实时分析光源的光通量、色温、光谱和显色指数变化, 验证了所搭建系统的有效性。该系统达到了自动控制与绿色照明的协同融合, 是一种易于推广、低成本的人性化照明控制系统, 在照明和显示领域具有广阔的应用前景。

利用等离子体处理单层石墨烯, 并制成pH传感器, 通过接触角仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜表征石墨烯处理前后微观结构, 探究等离子体处理对石墨烯pH传感器灵敏度的影响。随等离子体处理时间增加接触角逐渐减小,亲水性提高。在拉曼光谱中, 处理后的石墨烯出现了D和D′两个明显的缺陷峰, 同时2D峰宽化。分析X射线光电子能谱, 确定了缺陷的类型和引入的含氧官能基团类型。运用原子力显微镜研究了处理前后石墨烯的微观形貌, 发现处理后石墨烯的面粗糙度增加。在最佳条件下, 等离子体处理的石墨烯pH传感器灵敏度较未处理之前提升了约300%。

在太赫兹频段, 基于准光理论与技术构建了3种类型的贝塞尔谐振腔, 即稳定贝塞尔高斯谐振腔、贝塞尔谐振腔、非稳定贝塞尔高斯谐振腔。为了严格分析腔内的衍射场分布特性, 通过边界元素法求解迭代并矢格林函数(IDGF), 并利用IDGF算法计算腔内的三维自再现模。分析比较3种类型的贝塞尔谐振腔的零阶模和高阶模特性, 给出比较结果。所实现的贝塞尔波束或贝塞尔高斯波束有望用于准光或太赫兹频段的通信、测量和成像等方面。

为了研究降雨对自由空间量子通信的影响, 根据雨滴分布谱和Mie散射理论, 研究了降雨强度对消光系数的影响, 提出了光量子衰减、信道容量与降雨强度的关系, 建立了信道生存函数、传输距离的计算模型, 并进行了系统性能参数的仿真。结果表明, 在忽略大气气溶胶等其他粒子影响的情况下, 当降雨强度为1.46 mm/h,传输距离为3 km时, 光量子衰减为初始能量的50%, 信道容量为0.2702, 信道生存函数为0.9122, 信道误码率为1.8×10-8。由此可见, 降雨对自由空间量子通信的信道容量、生存函数、误码率有不同程度的影响。因此, 为了提高自由空间量子通信的可靠性, 应根据降雨强度, 自适应调整通信系统的各项参数。

为了弥补金字塔变换算法分解时数据冗余较大、融合结果不理想的缺点, 提出基于金字塔变换算法优化的遥感图像融合新算法。该算法运用金字塔分解构建金字塔序列, 并根据先验知识赋予相应的权重系数, 通过反复迭代重建遥感图像, 再利用班德文克隆选择算法优化选择, 在迭代可承受的范围内, 自适应地修改选择权重系数, 寻求和估计合适的融合参数来优化融合效果, 从而避免金字塔变换算法的经验选择。为了突出本文算法的优点, 实验运用金字塔变换法、遗传算法优化金字塔变换法和粒子群算法优化金字塔变换法进行比较, 从视觉效果和数理统计两个方面分析评价融合质量。实验结果表明, 本文算法更符合人类的视觉感知, 有利于图像的分析和信息的提取。

激光雷达方程求解时将后向散射消光对数比k作为假设值, 推导了k与波长指数、探测波长及气溶胶消光系数之间的关系式, 提出了一种确定k值的新方法。利用532 nm 瑞利拉曼-米氏散射激光雷达及微脉冲激光雷达, 结合CE-318太阳光度计观测数据,对k在不同天气条件下的取值进行了初步研究, 引入能见度因子, 估算气溶胶消光系数, 对该方法进行验证。结果表明: 空气状况良好时, 仅在k值取1.0时气溶胶消光系数更接近能见度估算的结果; 在雾霾天气下, 由该方法计算的k值范围在0.7~0.9时所得到气溶胶消光系数反演结果与能见度估算值的相对误差达到最小, 这说明在雾霾天气下, 该方法计算k值具有一定的可靠性。

激光多普勒电泳光散射法是测量胶体溶液中纳米颗粒表面Zeta电位的标准方法之一, 然而该技术的测量准确度往往受低频噪声分量以及自相关函数自身误差的影响。为了提高该技术的测量准确度和重复性, 采用基于希尔伯特-黄变换的分析方法。该方法对散射光强自相关信号进行经验模式分解, 剔除低频噪声以及自相关函数自身误差的干扰, 再对信号进行重构。仿真结果和实验结果均验证了该方法是可行和有效的。

针对光谱仪采样获得布拉格光栅反射谱含有干扰严重的噪声的问题, 采用Levenberg-Marquardt (LM)算法对高斯曲线拟合系数进行优化, 并使用优化后的Gaussian-LM算法对采样的光纤布拉格光栅的反射谱进行寻峰。通过寻峰结果的对比分析, 验证了Gaussian-LM算法对高斯曲线系数优化的重要性, 实验结果表明Gaussian-LM寻峰算法可以有效减小寻峰误差。对基于波长解调原理的光纤布拉格光栅传感系统而言, 提高了中心波长检测的准确度和稳定性。

采用脉冲激光沉积法在透明导电(ITO)玻璃衬底上制备(Bi, Er)2Ti2O7介电薄膜。当沉积温度范围控制在500～600 ℃时, 均可获得纯度较高的Bi2Ti2O7薄膜。常温下, Bi2Ti2O7薄膜的介电常数的范围为166～178, 随频率和温度变化比较稳定, 介电损耗低于0.05。通过分析光谱, 发现薄膜的上转换光谱包含发光中心为527 nm和548 nm的绿光带及发光中心为660 nm的红光带, 分别对应Er3+离子从发射能级2H11/2、4S3/2和4F9/2向基态能级4I15/2的跃迁。(Bi, Er)2Ti2O7薄膜是一种多功能材料, 有望在透明光电器件中得到广泛应用。

应用电子束蒸镀氧化铟锡(ITO)薄膜, 在氮气环境中对ITO膜进行不同温度下快速热退火(RTA)处理。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术、扫描电子显微镜(SEM)、可见光分光谱仪、四探针测试仪测试了快速热退火处理对电子束蒸镀制备ITO薄膜的晶向、微结构、组分、光电特性的影响。分析结果表明, 退火温度升高, 有利于Sn释放5s轨道上的电子, Sn4+取代In3+形成新的化学键。此外, 退火温度升高还提升了Sn、In原子的结合能, 改变了Sn、In的氧化程度, 增加了ITO薄膜晶体的载流子浓度和迁移率, 改善了ITO薄膜晶体晶格畸变、缺陷密度与致密性, 促进晶格失配的恢复。在450 ℃温度下快速热退火可获得光电特性较好的ITO薄膜。

《高性能激光晶体制造工艺与装备》国家重点研发计划项目（项目编号:2016YFB1102300）面向激光制造重大需求，以工业化皮秒/飞秒激光器为牵引，立足于发展高热导、宽带高增益、低声子能量的新型倍半氧化物激光晶体，突破极高熔点激光晶体制造、加工的系列工艺和装备中关键技术难题，以打通倍半氧化物激光晶体（见图1）从高性能体系设计、生长、样机应用及批量化制造的全链条为目标，提供满足高可靠、长寿命激光器所需的核心材料与元器件。