现有的光谱共焦显微镜色散物镜的量程大多在数毫米量级, 为满足工业测量领域对大量程线性色散物镜的需求, 文章从线性色散物镜设计原理出发, 采用高性价比环境友好型光学玻璃, 设计了一款仅由五片全球面镜片组成的超大量程线性色散物镜。设计结果表明, 该物镜在400~700nm波长范围内的轴向色散达到30.44mm, 且色散-波长线性度高于0.99, 具有优异的线性关系, 理论分辨率可以达到2.034μm。

针对现有的棱镜-光栅的组合设计存在结构复杂、调试困难的问题,建立了三棱镜-光栅组合色散的数学模型,提出了仅需改变三棱镜、光栅的空间相对位置来提高光谱色散线性度的双目标优化方法,获得了线性度良好的棱镜-光栅组合结构参数。采用光学标准件对模型的正确性进行仿真和实验验证。仿真结果表明:在400~1000 nm波段,系统具有长为15 cm、光谱线性度良好、结构简单的特点。实验结果表明,在420~780 nm波段,整体分辨率优于2 nm,进一步证明了该方法的有效性。本研究为棱镜-光栅组合设计提供了一种灵活、简单的结构设计方法。

与目前广泛应用的532 nm波段的发射波长相比, 采用355 nm波段发射波长进行大气温度观测对分光光谱仪的精度要求更高, 分光光谱仪的线色散率要达到0.1 nm/mm。提出了一种新型高线色散率纯转动拉曼激光雷达分光光谱仪, 通过设计双光栅结构来达到激光雷达纯转动拉曼回波信号分光的目的。利用Zemax软件进行设计, 模拟分析结果显示：间隔0.1 nm的两个相邻光谱在分光光谱仪聚焦镜焦平面处两个相邻谱线中心可以分开1 mm, 满足测温纯转动拉曼分光光谱仪线色散率达到0.1 nm/mm的要求。将实验得到的斯托克斯回波信号强度与理论计算结果进行对比, 验证了纯转动拉曼雷达中应用双光栅光谱仪的可行性。

光谱共焦三维形貌仪具有精度高、测量范围大、适应性强等特点，其关键部件是产生轴向色散的物镜，色散物镜轴向色散与波长间的非线性会导致系统整体性能下降。分析了共焦法检测表面形貌的工作原理，以及产生线性轴向色散的条件，根据共焦光学系统的基本设计原理，在预设的设计指标及要求下，完成一个超大色散线性物镜组设计。该色散物镜组采用四级串联结构，在400～700 nm光谱范围内达到30 mm的色散范围，波长离焦量和波长之间线性度通过线性回归拟合得出判定系数为1，满足色散的线性度要求。

为了能够精确地测量线性渐变滤光片的光谱特征参数, 提出一种线性渐变滤光片的透过率检测方法.该方法在测量时, 用光谱仪分别采集滤光前和滤光后的光信号, 计算得到测量点的光谱透过率.调节微动位移平台, 对滤光片样品进行多点扫描测量, 数据处理后, 得到线性渐变滤光片的光谱特征参数.推导了测试光谱透过率的理论公式, 仿真结果表明该方法的测量精度随着线性色散系数的增大而减小, 在线性色散系数小于1.5 nm·mm-1时, 该方法测量的中心透过率和带宽的误差小于0.4%.根据该测量方法设计了相应的检测系统, 实际测量了线性渐变滤光片的光谱特征参数.

基于分形几何与复合左右手传输线的混合技术方法，提出了一种新型小型化微带双工器并对其进行了研究。该双工器将工作于一对不同频率的两个三端口网络进行合成，由构成其左手部分的集总元件和右手部分的Sierpinski分形微带线组成。双工器的小型化得益于Sierpinski分形曲线的空间填充特性。而双工器的双频特性是由于复合左右手传输线具有双曲色散关系。为验证所提方法的有效性，成功设计了基于不同Sierpinski迭代次数的双工器。为证实仿真结果，加工测试了基于Sierpinski二次迭代分形的复合左右手双工器。仿真结果与测试结构吻合的很好。与未采用分形结构的传统复合左右手双工器相比，所制作的双工器工作于GSM两个频段(0.9和1.8 GHz)并获得了良好的通带性能和小型化比例，最大小型化比例达76.3%。

提出采用凸形色散平坦光纤(DFF-CVDP)传输亚皮秒啁啾孤子,利用分步傅里叶方法数值研究了亚皮秒啁啾孤子在DFF-CVDP中的传输特性,并与在线性色散平坦光纤(DFF-LDP)中的传输特性做了比较。结果表明,孤子脉冲在上述两种光纤中传输时,光纤损耗导致了孤子脉冲宽度随传输距离增加稍有展宽,脉冲方均根谱宽随传输距离增加逐渐减小。在DFF-LDP中,脉冲展宽更快,正啁啾对脉冲展宽的影响比负啁啾的影响更大,正啁啾对应的方均根光谱比其他情况下的宽得多。啁啾脉冲时域宽度随传输距离增加出现了衰减振荡,振荡周期和振幅随啁啾参量|C|的增加而增大。光孤子脉冲在两种光纤中传输时域波形保持不变,仍具有孤子特性。在DFF-LDP中,β3使得脉冲光谱红移从而诱导了脉冲时延,负啁啾减弱了β3的作用,正啁啾加强了β3的影响。在DFF-CVDP中传输可以忽略β3的影响。

从麦克斯韦方程组出发, 结合超常介质的特殊性质, 分析了电磁波在一种具有线性色散关系的各向异性超常介质中的传播特性。在线性色散关系的情况下, 得到了超常介质的介电张量和磁导率张量各元素之间的条件表达式。根据能量守恒定律和电磁场的边界连续性条件, 在横电波(TE)和横磁波(TM)入射时, 分析了折射波矢和能流与入射波矢和能流方向之间的关系。发现无论是TE波还是TM波,在这种介质中传输时, 都产生了光准直的现象, 且TE波和TM波的传输方式是相反的。

对有限厚环形等离子体层填充的波纹慢波结构中电磁波色散特性进行了分析.研究结果表明,对于ω＞ωp的高频TM0n模,模式色散曲线随等离子体密度的增加而上移;ω≤ωp的低频等离子体模为一系列呈周期变化的密度谱,部分模式能与电子注发生较强的同步互作用.等离子体模的时间增长率随等离子体密度的增加快速增加,而TM0n模则快速减小或缓慢增加,因此在较高的等离子体密度下,高频模式可能被抑制.

以强激光应用在化学工程中所遇到的物理问题为背景,研究介质的热透镜效应、吸收强弱、吸收饱和程度以及介质的流动等因素对激光传播的影响。根据一组简化模型,提出了描述光场行为的方程组,给出了不同情况下介质的温度分布情况、光线在介质中的变化行为以及激光光强的分布变化情况。所得结果,对光化学工程设计有一定的参考价值。