1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
3 中国科学院大学光电学院，北京 100049
激光诱导损伤阈值（LIDT）是光学元件发展中不可或缺的一项重要指标，提高其测量结果的准确性仍是当前人们致力于研究的方向。基于蒙特卡罗法提出了一种损伤测试点优化分配方法，以提高LIDT拟合结果的准确性。针对测试样品有限的辐照测试面积及辐照光斑大小，模拟了一种非线性简并缺陷损伤模型，对不同通量水平下测试点变化对拟合LIDT结果的影响进行了敏感性分析。根据设定的损伤模型参数建立模型生成相关损伤数据，通过控制变量法对每次指定通量水平处的测试点数进行变更，在其余通量处测试点数不变的情况下，采用蒙特卡罗法对所有损伤数据进行多次模拟计算，绘制拟合结果均方根误差和测试点的关系曲线图。计算其相应测试点数对损伤阈值拟合结果标准差的敏感性。从而以此敏感性为权重对各通量下的测试点进行更合理的分配。结果表明，该敏感性权重法的拟合结果的标准差为0.272 J/cm2，相比于标准平均分配方法的标准差0.395 J/cm2减小了约31%。
激光诱导损伤阈值 蒙特卡罗 敏感性分析 非线性拟合 激光与光电子学进展
2023, 60(23): 2312004
北京工业大学材料与制造学部北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京 100124
测量分辨率和精度的不断提高是激光外差干涉测量的发展趋势，而抑制激光外差干涉测量精度进一步提升的主要因素是周期性非线性误差。提出了一种基于连续小波变换的激光外差干涉非线性误差补偿方法。对非线性误差函数进行Morlet小波变换，利用小波系数矩阵信息提取小波脊线，分析小波脊线上的特征信息，重构一次谐波非线性误差；利用最小二乘非线性拟合方法迭代拟合出二次谐波非线性误差。实验结果表明，将此方法应用于激光外差干涉测量系统中，非线性误差分量由5.97 nm减小到1.09 nm，非线性误差分量减小至原来的18%。该方法可有效抑制非线性误差的影响，并提高激光外差干涉测量的精度。
测量 激光外差干涉 非线性误差 连续小波变换 最小二乘非线性拟合 中国激光
2022, 49(21): 2104006
郑州航空工业管理学院土木建筑学院，郑州 450046
灰熵关联分析中分辨系数的确定是制约分析结果的关键因素。本文首先推导出了分辨系数的计算公式，在此基础上，通过室内配制混合型再生粗骨料，结合粗骨料路用技术要求，重点探究了废弃砖块对混合型再生粗骨料物理性质的影响；采用室内无侧限抗压强度试验分析了混合型再生粗骨料对水泥稳定碎石力学性能的影响；运用灰熵分析理论对混合型再生粗骨料性能指标与无侧限抗压强度进行关联性分析；通过非线性数据拟合的方法结合交通荷载等级和公路等级，确定出混合型再生粗骨料在基层中的适用范围；并对混合型再生粗骨料进行分级。结果表明：分辨系数取值不固定，在本文中最大值可取为1.000，最小值可取为0.141；混合型再生粗骨料替代石灰岩集料不超过20%(质量分数)，且砖块在混合型再生粗骨料中的比例与交通荷载等级相关，最大值不宜超过40%(质量分数)；经灰熵关联分析可把吸水率和压碎值作为混合型再生粗骨料分级指标，并将混合型再生粗骨料在道路工程中的应用等级分为三类。
道路工程 灰熵分析理论 混合型再生粗骨料 非线性拟合 分级标准 分辨系数 road engineering grey entropy analysis theory mixed recycled coarse aggregate nonlinear fitting grading standard identification coefficient
核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学), 江西 南昌 330013
在放射性能谱测量中, 由于探测器分辨率较低、 待测样品中原子能级相近, 往往会出现全能峰的重叠现象, 对放射性核素的定性或定量检测带来较大的困难; 常规的分离算法一般需要复杂的谱变换或大量的标准谱样本, 不适用于现场测量中重叠峰的实时分解。 因此, 提出一种基于高斯锐化法的能谱重叠峰解析方法(GSM), 结合峰锐化法的分辨率增强能力和褶积滑动变换法的平滑特性, 可快速地识别、 定位和解析γ能谱中的重叠峰。 该方法首先对高斯函数进行锐化并做归一化处理, 并以此作为变换算子, 选择合适的高斯参数及窗宽度, 通过对原始γ能谱数据进行褶积滑动变换, 达到滤波和提高重叠峰分离度的目的; 然后求解GSM成形处理后的谱线近似函数作为目标函数, 并选取峰位中心附近若干点作为初始参数, 最后以非线性拟合的方法进行重叠峰特征峰参数的解析。 实验中, 首先验证了该方法变换前后峰位、 峰面积特征值的不变性, 其次分别对重叠峰能谱段以及MCNP模拟的131I, 137Cs, 214Bi, 206Bi和26Al混合放射源γ能谱进行方法验证。 实验结果表明, 该方法对于分离度大于0.375、 信噪比大于40 dB的重叠峰具有较好分解效果, 分解前后的峰位和峰面积的相对误差分别在1%和4.5%以内; 对于γ能谱进行全谱解析后, 重叠峰的峰位分离相对误差在1%以内, 单峰的分离相对误差约为0.1%以内, 且当变换算子的半宽度接近探测器能量分辨率时, 重叠峰的分解结果更准确。 该方法具备较好的噪声抑制性能, 在全谱解析中无需进行能谱光滑及本底扣除等谱线预处理操作, 且计算资源耗费少, 分解精确度较高, 便于能谱测量系统的嵌入式实时解谱应用, 对放射性测量中能谱的现场快速解析具有实用性。
重叠峰分解 峰锐化 滑动褶积 非线性拟合 Peak sharpening Sliding convolution Nonlinear fitting Overlapping peak decomposition 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3245
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽省光子器件与材料重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院合肥物质科学研究院所先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230031
粉末压片与晶体测试结果存在较大差异,表现为粉末压片无法测出预期的晶体红外透过光谱,且其在晶体的红外截止波段会出现异常透过峰。从原理上分析了上述现象,并通过简化晶体红外介电性能的理论模型,提出了一种基于多晶粉末透射谱测定晶体红外介电性能的方法。用该方法对AgGaS2、ZnGeP2晶体的红外介电性能(如红外截止波长、长光学声子横模频率)进行了测定,结果与直接测量单晶基本一致。本研究对探索新型红外功能晶体材料具有重要意义。
材料 介电性能 振子模型 非线性拟合 截止波长 光学学报
2020, 40(24): 2426001
红外与可见光图像的自然感彩色融合能够显著提高人眼视觉的情景感知和目标探测能力。基于样本的融合算法是一种快速有效、实时性强的自然感彩色融合算法。针对已有算法构建颜色查找表时存在的样本数据冲突和查找表不完整两个难题，提出一种基于BP 神经网络的自然感彩色融合算法。算法采用BP 神经网络对图像样本的二维灰度向量(g1, g2)和三维色彩向量(R, G, B)进行非线性拟合，从而获得灰度与色彩间的映射关系f(g1, g2)→(R, G, B)，并由此构建完整的颜色查找表。融合时，由输入的双波段图像的灰度g1,g2 和颜色查找表得到彩色融合图像。实验结果表明，本文融合图像颜色自然，景物易于分辨，在清晰度、彩色性、映射准确性方面已经达到甚至优于Toet 算法的图像融合效果。
彩色融合 颜色查找表 色彩映射 BP 神经网络 非线性拟合 color fusion color look-up table color mapping BP neural network nonlinear fitting
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
在构建355,532,1064 nm 3个波长的后向散射效率因子与355 nm和532 nm两个波长的消光效率因子查算表的基础上,正演计算出气溶胶的3个波长的后向散射系数与两个波长的消光系数(3β和2α)。通过非线性拟合,模拟反演了对数正态单峰分布情况下气溶胶的谱分布参数。结果表明:该方法可以反演得到单峰分布的气溶胶谱分布参数,不同初始值对反演结果的影响较小;复折射指数对气溶胶谱分布的反演起重要作用,当复折射指数的实部和虚部分别具有±1步长范围内的不确定性时,反演得到的粒子数浓度、几何标准偏差和峰值半径3个参数的相对误差分别为20.32%、33.50%和24.72%,其中实部比虚部的误差贡献更大。该研究为多波长激光雷达反演气溶胶谱分布垂直廓线的研究提供了理论基础。
大气光学 气溶胶 谱分布 非线性拟合 激光雷达 多波长 光学学报
2017, 37(10): 1001006
1 安徽大学 物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室, 上海 200083
研究了光伏型HgCdTe中波探测器的暗电流与烘烤时间的关系特性.编写了一种适用于n-on-p型的中波HgCdTe红外探测器的解析拟合程序.结合暗电流的主导机制有扩散机制、产生复合机制、带间直接隧穿机制和陷阱辅助隧穿机制.通过对样品不同烘烤时间的R-V曲线的解析拟合, 得到了它们的暗电流成分, 提取了6个特征参数.通过对比不同烘烤时间特征参数的变化, 分析了烘烤对器件的影响.
光伏探测器 暗电流 非线性同时拟合模型 烘烤 HgCdTe HgCdTe photodiode dark current simultaneous-mode nonlinear fitting program annealing
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术，利用氧气在760 nm 波段的吸收谱线对氧气浓度进行实时在线测量。研制了基于TDLAS直接吸收技术的氧气检测系统，采用压控放大器设计了自动增益控制模块，实现了对光谱信号幅度的精确控制，解决了现场测量中信号幅度波动的问题；采用归一化洛伦兹函数实现Voigt函数的近似计算，并结合Levenberg-Marquardt非线性拟合算法实现了对光谱吸光度曲线的快速Voigt线型拟合，以适应实时在线检测需要。实验结果表明，该算法可以实现吸光度曲线的Voigt线型拟合，对固定浓度的氧气进行连续测量得到系统的最低检测限为523×10-6 m，系统的标准偏差为1.75%。检测系统稳定可靠，满足实时在线氧气浓度检测应用。
光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 自动增益控制 Levenberg-Marquardt非线性拟合 氧气浓度测量
