为建立完善的熔石英元件吸收缺陷检测体系, 有效提升熔石英元件的抗激光损伤阈值, 设计了一套熔石英损伤特性原位测量装置, 包括光热扫描测量与拉曼光谱测量两部分。实验表明, 该装置不仅可以对熔石英样品的定点损伤特性进行测量, 同时可以通过二维光热扫描测出样品的吸收特性和缺陷分布。此外, 通过该装置的显微拉曼光谱测量模块可实现在辐照过程中对缺陷所致拉曼带的原位测量, 获取激光辐照过程熔石英材料改性的信息, 对有效控制和评价熔石英激光损伤特性具有重要意义。

衍射光栅是非常重要的色散元件, 在光谱分析领域中有着广泛的应用, 光栅光谱衍射效率的测量对于评估光栅性能和改进光栅制备工艺有着重要的作用。 在目前常见光栅光谱衍射效率的测量技术中, 由于存在两种需要重复数百次的机械运动, 因而光栅光谱衍射效率的测量速度比较缓慢, 如获取700～900 nm波段范围内的光谱衍射效率, 大约需要5～8 min的时间。 在之前的研究中, 报道了一种快速测量光栅光谱衍射效率的新方法, 新方法采用声光可调谐滤波器、 积分球探测器和高速数据采集系统, 可以完全消除现有测量方法中存在的两种耗时的机械运动, 由于测量过程中没有任何机械运动的参与, 新方法能在10 ms量级获得700～900 nm波段范围内的光谱衍射效率。 首先对光栅光谱衍射效率测量新方法的主要误差来源进行了系统分析, 发现新方法一个比较明显的误差来源是凸透镜的透过率与入射角相关; 然后结合光学模拟, 得到了激光光束以不同入射角度传播通过凸透镜时的透过率, 并提出了相应的误差校正方法; 最后结合实验测量数据, 我们对光栅光谱衍射效率新测量技术的误差校正方法进行了实验验证。 数据分析结果表明, 在550～750 nm波段范围内测得的光栅光谱衍射效率, 经过误差校正后, 新方法与传统测量方法之间绝对误差的平均值从校正前的0.207%降低到校正后的0.099%, 由于传统光栅光谱衍射效率测量方法的测量精度约为0.1%, 结果表明, 提出的误差校准方法能成功消除光栅光谱衍射效率新测量方法的主要误差来源。

光学元件在加工及使用过程中引入的麻点或擦痕会严重影响其表面质量。基于Peterson疵病散射理论,将麻点或擦痕引起的散射光分为两部分,即对麻点(或擦痕)内部表面的散射光作漫反射分析,对麻点或擦痕外围轮廓引起的散射光作衍射分析。进一步考虑麻点和擦痕的挡光效应,以及麻点衍射消失的边界条件,通过将疵病散射理论与国家标准GB/T 1185—2006相结合,推导出麻点、擦痕的双向反射分布函数的解析表达式,进而分析了不同疵病级数下的角分辨散射和总散射。研究结果表明:表面疵病的总散射与疵病面积近似成线性正比,进而据此提出了一种基于总散射测量的表面质量检测新方法,并分析了光学元件表面疵病的阈值。

在空对地遥感检测中,目标所占视场比例小、视角单一、易受背景干扰且视场高度变化大,这给传统深度学习检测算法带来了挑战。针对该问题,提出一种场景耦合的多任务目标检测算法。首先,设计了一种新的场景耦合目标检测网络结构,将场景分类特征图和目标检测特征图在同一尺度上进行镜像融合,丰富了网络特征描述的细粒度;其次,设计了差异化激活模块,实现特征通道的重要性筛选;然后,推导了多任务耦合的网络优化函数,实现了目标检测损失和场景分类损失的同步优化;最后,建立了空对地目标检测多任务数据集,对所提方法的有效性进行验证。实验证明,本文算法有效提升了空对地小目标检测的精度和稳健性,同时能够自适应不同高度的识别检测多任务需求,为空基无人平台对地智能检测提供了新的思路和方法。

运用荧光光谱和同步荧光光谱法, 研究在pH 740的Tris-HCI缓冲体系下, 蒜氨酸与牛血清白蛋白(BSA)和人血清白蛋白(HSA)的相互作用。 采用荧光分光光度计, 以280 nm为激发波长, 扫描300～500 nm范围的荧光发射光谱; 分别设置波长差Δλ=15 nm和Δλ=60 nm扫描同步荧光光谱图; 用Stem-Volmer和Lineweaver-Burk方程及热力学方程处理数据。 荧光光谱法结果表明蒜氨酸能猝灭BSA及HAS的荧光; 得到蒜氨酸与BSA反应的结合常数在298和310 K时分别981×102和615×102 L·mol-1; 与HSA反应的结合常数在298和310 K时分别221×102和684×102 L·mol-1; 蒜氨酸与两种蛋白的反应均为自发进行; 与BSA的作用力为静电作用而与HSA的作用为疏水作用力; 同步荧光光谱表明, 蒜氨酸与BSA作用过程中主要影响酪氨酸残基, 对HSA中的两种氨基酸残基均有影响。 实验结果为研究蒜氨酸与生物小分子物质相互作用的机制提供了一定的理论依据。

在光电对抗、激光制导、环境监测等需求的牵引下, 中红外激光系统的应用日益广泛, 中红外光学元件的吸收特性备受关注。尤其在中红外强激光系统中, 强光元件的吸收性能直接关系到整个激光系统的可靠性。目前中红外光学元件的吸收率已降至10-6量级, 难以准确表征其二维吸收分布。

为了快速准确测量磷酸二氢钾(KDP)晶体坯片的体缺陷, 提出了高速激光聚焦线扫描散射成像方法, 并建立了相应的测量系统。研究了该系统的测量原理和图像采集、图像处理和体缺陷信息提取方法。基于激光散射技术, 结合高速运动装置对晶体坯片内部进行三维扫描, 用线阵CCD探测器接收气泡、包裹物等体缺陷产生的散射光。然后利用折射率匹配液消除粗糙表面带来的不利影响。最后结合数字图像处理技术, 对采集的图像进行实时处理。通过去除背景后与设定阈值比较得到具有体缺陷特征的图像, 再对其进行二值化处理, 提取得到体缺陷的位置和尺寸信息。利用该检测装置对KDP晶体坯片体缺陷进行了测量, 结果显示其检测分辨率优于40 μm, 能够为晶体坯片的精确切割和最大程度的利用提供依据, 从而节省了大量成本。

针对无人机航拍影像的高分辨率特点, 用简化的尺度不变特征变换(SIFT)算法提取待匹配图像中的特征点并粗匹配。根据航拍图像的特殊获取方式, 提出一种基于航向约束的特征点提纯算法, 并用实验进行验证。结果表明, 此算法能有效提纯匹配点, 提纯率达到25%, 与随机抽样一致(RANSAC)算法比较, 在保持提纯率的前提下, 效率提高了将近一倍。