设计了一种压电陶瓷驱动的精密倾斜平台及其倾斜角度控制方法,实现了高精度倾斜控制。该控制系统主要由主控制器、位移探测模块、数模转换模块、高压驱动模块4部分组成,可实现快速精确的倾斜控制。运用了球透镜与位置敏感传感器相结合的方法测量和控制精密倾斜控制平台的倾斜角度。实验结果表明,该平台控制精度优于0.5 μrad,且结构简单、易于装设,特别适用于要求倾斜角度精密控制且低成本的工程应用环境。

设计了一种双粒度CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜的反射式荧光温度传感器。以发射波长分别为540 nm和610 nm的CdSe/ZnS掺杂量子点薄膜作为核心器件，研究了其光致发光光谱的峰值波长、量子点带隙、峰值强度和自参考光谱强度等参量随温度的变化特性。结果表明，在30~100 ℃的测量范围内，掺杂量子点薄膜的光致发光光谱峰值强度随着温度的增加而逐渐减小；峰值波长、量子点带隙和自参考光谱强度与温度均呈线性关系；峰值强度与温度呈指数规律关系；证明了自参考光谱强度在升温与降温的过程中具有较好的稳定性；峰值波长随温度升高出现红移，平均灵敏度可达到0.055 nm/℃。

基于有限元法, 设计了一种六边形排列含CdSe/ZnS量子点薄膜结构的高双折射光子晶体光纤, 分析了具有不同厚度CdSe/ZnS量子点薄膜光子晶体光纤的色散及损耗特性.结果表明, 含CdSe/ZnS量子点薄膜结构的光子晶体光纤在x和y方向均存在基模.当泵浦光波长逐渐增加时, 具有相同厚度CdSe/ZnS量子点薄膜光子晶体光纤的双折射值逐渐增大, x和y方向总色散先增大后减小且存在两个零色散点, 损耗逐渐增大并在可见光波段趋近于零;具有不同厚度CdSe/ZnS量子点薄膜光子晶体光纤随CdSe/ZnS量子点薄膜厚度的增加, 在相同泵浦光波长处, 双折射值逐渐减小, x和y方向总色散逐渐减小且两个零色散点逐渐靠近, 损耗逐渐增大.通过沉积不同厚度CdSe/ZnS量子点薄膜和选择合适泵浦光波长, 可有效控制光子晶体光纤的色散和损耗.

设计了基于CdSe/ZnS核壳量子点薄膜发光谱温变特性的温度传感器。在30~160 ℃温度范围内, CdSe/ZnS核壳量子点的光致荧光(PL)谱随温度呈现规律性变化。温度升高时, PL谱自参考峰值强度减小、峰值波长增大、半峰全宽增大;而且PL谱自参考峰值强度、峰值波长和半峰全宽温变特性分别非常符合一次、一次和二次拟合函数关系, 其对应的相关性指数R2均达到96.6%以上;PL谱峰值波长温变灵敏度达到0.06 nm/℃, 分辨率约为0.1 ℃。同时, 采用PL谱自参考峰值强度比单纯的PL谱峰值强度更具有温度测量稳定性和精确性。

为了降低眼球的自动调节功能对屈光度测量的影响, 建立了敞开视窗型自然验光仪光学系统。对该系统的光学成像特性、屈光度测量方法等进行研究, 提出了一种通过测量眼底反射像环的厚度来验光的方法（简称环厚法）, 同时还设计了一组适合环厚法的调焦光路来实现。首先, 介绍了敞开视窗型自然验光仪的光路结构及工作原理。接着, 通过理论分析得出屈光度与远点距之间的关系, 并提出环厚法用于测量远点距。然后, 在 Zemax软件中建立相应的光学模型进行仿真测试, 最后, 通过搭建相应的光学系统对九种模拟眼进行实验测量。实验结果表明: 九种模拟眼测量的相对误差控制在 7%以内。该光学系统具备结构紧凑、成本低、准确、稳定可靠等特点, 能够满足屈光度测量的要求。

选取适合角膜地形图仪的调焦函数并设计搜索方法。基于角膜地形图仪的图像拍摄要求及调焦系统原理,采用八种调焦评价函数对实验图像进行处理,对比分析不同调焦函数的单峰性、一致性、灵敏度、计算速度等指标。结果显示:除了Variance函数的单峰性较差,其他七种函数都有良好的单峰性、一致性和计算速度,而Laplacian函数灵敏度最高,有效测量范围小,适合精确调焦;NRSS函数灵敏度低,有效测量范围大,适合粗调焦。基于所选取的调焦评价函数,针对角膜地形图仪调焦系统,设计了一种基于阈值判别条件的搜索方法,确定其调焦阈值,并通过实验验证该方案的有效性。

图像清晰度评价函数可以反映调焦系统的调焦准确性。为了验证所选择的评价函数满足调焦准确性的要求,现选择在不同调焦位置拍摄图像并进行处理,找出最佳成像位置,然后利用调焦透镜的移动量与屈光度的关系计算出屈光度,与实际使用的模拟眼比较并计算误差。通过对不同屈光度的模拟眼分别测量,最终结果表明:该评价函数能够较好地满足调焦的准确性要求。

介绍了一种自动验光仪中调焦光学系统。通过研究自动验光仪中调焦光学系统的光学成像特性,首先建立调焦组的移动量与屈光度之间的关系,设计出系统的初始结构参数;然后在Zemax中建立相应的调焦光学模型,通过选取9个典型屈光度对结构参数进行优化;最后对优化结果进行分析与讨论。分析结果表明:所设计的调焦光学系统对-22D,-10D,-5D,-1D,1D,5D,10D这7个典型屈光度进行验光是可行的。

A new mode pattern's demodulation technique is put forward. Researches of experiment and theory show that the coupling efficiency of two kinds of different fibers depends on the relative offset between the two fibers when the core diameter of the information pick-up fiber is a little smaller than the major semi-axes of the elliptical-core two-mode fiber. Especially, when the relative offset 'delta' is about 1, fusing splice coupling efficiency reaches peak value. Furthermore, based on the new demodulation scheme, the sine voltage signal applied on the piezoelectric lead zirconate titanate (PZT) is obtained and the detection precision of the system is within +-0.2% when the voltage changes between 0.1 and 20 V.