在光全散射法颗粒粒度测量中,正确地选择以及使用反演算法是非常关键的。首先介绍了光全散射法的基本原理,然后提出了一种基于非负PT直接算法的改进的LMS迭代算法,最后将改进的LMS迭代算法应用到光全散射颗粒粒度分布函数的求解中。对理想状态和加噪状态分别采用传统的LMS迭代算法和改进的LMS迭代算法进行求解,通过对比单峰分布颗粒粒度和双峰分布颗粒粒度的实验结果,改进后的LMS迭代算法使粒度相对误差均减少了4%左右,整个运行时间小于3s,不仅提高了LMS算法的运算时间、收敛速度和稳定性,而且还解决了LMS算法中初始值对结果的影响。

介绍了一种利用数字信号处理（DSP）芯片的便携式光纤外腔式法珀干涉型（EFPI）传感器解调系统。为了实现高速度、高精度的光纤EFPI传感器的解调,提出了一种测量EFPI透射波长的算法。利用DSP通过对EFPI反射波形的实时跟踪,计算透射出的波长值,并根据标定转换为被测量。实验结果表明,解调系统的波长分辨率可达到2pm,动态测量范围高达50nm。

为了实现易拉罐喷码过程中罐底字符的检测,提出了一种基于机器视觉的实时检测方法。首先对采集的图像进行二维Arimoto熵阈值化处理,然后在进行形态学膨胀操作后,通过字符区域信息提取出喷码字符区域,并进行旋转校正。将校正后的图像分割为单个字符,归一化为28×28大小,并采用卷积神经网络分类器进行检测识别。试验表明,该算法鲁棒性好,可以适应不同型号的易拉罐图像的分割识别,且实时性和准确性高,可满足易拉罐点阵喷码字符在线检测的要求。

钻孔应变测量是观察地壳应力状态和变化,研究分析应变异常与地质灾害之间关系的主要手段。提出了一种基于光纤Michelson干涉仪的钻孔应变传感器,将钻孔应变转换成测量臂光纤的长度变化,并通过参考臂光纤补偿温度与环境的影响。实验结果表明,其精度为117nm,同时具备有很大的提升空间。该传感器耐高温高压,抗电磁干扰,抗雷击,可应用于野外观测站。

为了便于实现应变传感器两端铠装光缆与传感器自身牢固的连接,提高其在工程中抗拉拽等能力,研制了一种由不锈钢管、法兰盘和自锁紧螺帽等元件制作的自锁紧式光纤Bragg光栅管式应变传感器。光纤光栅通过限位堵头内的环氧树脂固定于不锈钢管内,应变作用于拧在不锈钢管上的法兰盘,带动不锈钢管和粘贴在上面的光纤光栅发生形变,检测出光纤光栅的波长变化量就可以反算出应变的大小。使用万能拉力试验机对其进行拉力荷载试验,结果表明,该传感器的灵敏度为0.45pm/με,线性度为3.71%FS,重复性为7.43%FS,迟滞性为3.85%FS。

利用离子束辅助沉积方法制备单层二氧化铪薄膜,对薄膜样品的折射率、吸收特性进行了研究。实验结果表明,薄膜特性与制备工艺参数有着密切的关系,沉积速率、烘烤温度、离子束流、氧气流量均对单层二氧化铪薄膜紫外光学特性有着不同程度的影响。实验分析了不同工艺因素对单层二氧化铪薄膜的影响,并且找到了在一定范围内的最佳工艺参数。针对可能对紫外波段造成较大散射吸收损耗的微观表面形貌,利用SEM分析了典型工艺因素对表面形貌的影响。

纯相位空间光调制器能够方便地模拟各种相位型光学元件,但不能直接模拟振幅型元件。使用两种方法,即棋盘相格法和闪耀光栅法,把由这两种方法生成的计算全息图加载到纯相位空间光调制器上,通过搭建的光束变换系统进行实验验证。实验结果表明,棋盘相格法和闪耀光栅法都能很好地实现振幅调制,用闪耀光栅法生成的叉状振幅光栅,给拉盖尔高斯光束的合束带来了一种新的方法。

界面超分子手性因其在材料、催化、生物等领域的应用前景得到了人们的广泛关注。卟啉（porphyrin）衍生物因具有强的ππ堆垛能力、生物兼容性和出色的电子性能,常用于构建界面超分子结构。卟啉衍生物的表面超分子手性研究多数在固体基底上进行。利用二次谐波线二色谱方法分析卟啉衍生物在空气/水界面形成的超分子结构,通过界面层不同位置处产生的S偏振二次谐波强度随入射基频光偏振态的变化研究界面超分子结构的手性分布。实验表明,卟啉衍生物TPPS吸附在两亲分子CTAB在空气/水界面上形成的单层后会形成超分子结构,该结构具有手性,且手性的二维分布是非均匀的。

毫米波/红外(MMW/IR)波束合成器是毫米波/红外双模制导半实物仿真系统中的关键器件。介绍了一种波束合成器和对其进行性能研究的实验装置。研究结果表明：工作频段为34~36GHz的毫米波分别从30°、40°和50°方向入射到波束合成器,在垂直和水平两种极化态下,透过率均大于50%,由器件引起的相位移均在3πrad以内；在红外辐射入射角为20°~60°的范围内,当波段为3~5μm时,波束合成器的红外反射率能达到90%以上,当波段为8~12μm时,反射率大于80%,水平和竖直方向的分辨率均在41″以内。该器件已成功地应用到半实物仿真系统中。

设计了一种适用于角锥棱镜加工的靠体,在铣磨成型、粗磨及精磨和粗抛工序中直接通过该靠体的翻转实现角锥棱镜的成盘化加工,最后以配重分离器工艺进行精抛。该工艺可实现光束平行差为1″的高精度角锥棱镜的批量生产,且使得角锥棱镜整体工艺方案加工工序减少、生产节奏快、效率高、质量可保证。

在医用激光技术领域中,对于高峰值功率激光以及中远红外波段激光,通常需要使用多关节导光臂将激光传输到患者治疗部位。光束无形变、发散角压缩是设计导光臂的基本要求。针对使用凹面反射镜对激光发散角进行压缩的方法,理论分析和数值模拟了它在压缩发散角过程中带来的圆形光斑退变为椭圆形光斑的现象以及补偿方案,并通过实验证实了补偿方案的可行性。

针对粒子滤波算法在遮挡情况下导致视觉跟踪不稳定甚至丢失目标的问题,提出了一种基于团块建模与粒子滤波相结合的目标跟踪算法。首先通过图像分割的方法得到视频帧中的初始目标,并构建目标团块模型；然后基于多团块目标信息并结合粒子滤波算法进行分块跟踪；最后利用高斯加权的方式,得到最终的目标预测位置。实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性,尤其是在遮挡的情况下能够实现目标的稳定跟踪。

当自然光以一定的角度通过玻璃片堆时,其岀射光是线偏振度一定的部分偏振光。利用该原理研制了一台可见光波段线偏振度可调节的偏振光源。分别测量了玻璃片堆在0°、15°、30°、45°和60°倾角时偏振光源输出光在可见光波段的线偏振度谱,并将测量结果与理论输出结果进行了比对。结果表明,有效测量结果与理论输出结果之间最大误差不超过0.8%。实现了可调偏振度光源的预期设计目标。

相位标志牌是重要的电力设施,通常安装在输电线挂点附近的显著位置上,准确地检测和识别相位标志牌对输电线路巡检具有非常重要的实际意义。应用图像处理与模式识别技术,提出了一种相位标志牌的检测和识别方法。首先采用灰度化、中值滤波、膨胀和腐蚀的方法对相位标志牌图像进行预处理；然后采用基于区域一致性算子的显著性目标检测方法对预处理后的图像进行相位标志牌检测；最后采用基于仿射SIFT算子的匹配方法对检测到的相位标志牌进行识别。实验结果表明,所提出的方法能够有效地对相位标志牌进行检测和识别,具有较好的鲁棒性、准确性和有效性。

从高双折射光纤中含有拉曼效应和自陡峭效应的非线性薛定谔方程出发,利用快速分步傅里叶变换,模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化,分析了拉曼增益和自陡峭效应对孤子俘获的影响。结果发现：当群速度失配较小时,拉曼增益增大了孤子俘获的阈值；当群速度失配较大时,拉曼增益破坏了孤子传输。自陡峭在群速度失配较大时才有明显的影响,此时快轴向慢轴发生能量转移,且当输入脉冲振幅N较大时,两脉冲彼此俘获。

机载遥感监控系统因其灵活机动、可重复使用且风险小的优势,为专题化、智能化获取国土、资源、环境等遥感信息提供了有力的支持。为了满足大视场范围监控和小视场特定目标观测的需求,设计并实现了基于变焦镜头的机载相机监控系统,能够实现12倍的连续变焦,包括电动变焦控制、高速成像存储以及不同分辨率图像拼接等。在经过地面可靠性验证和总体功能完善后,完成了航空搭载飞行试验,获取了相对航高为3000m、约7GB的连续变焦的不同地面分辨率图像,利用四分法改进的SURF（Speededup robust featrues）拼接算法对不同地面分辨率图像进行连续拼接,能够得到大场景范围的良好拼接图像,并保持高分辨率图像的细节部分。

设计了一套基于LabVIEW的激光辐射度参数综合参数测量系统,实现了激光器辐射度、激光器电压、电流和功率等参数的实时、智能化测量。介绍了该测量系统的设计方法、编程实现方法和测量结果。该系统基于LabVIEW平台开发,具有界面美观、易于操作、自动化程度高等特点。

针对某空间遥感器主承力结构机身结构进行了设计与分析。首先通过对比分析对机身进行结构选型,然后优选出一种新兴材料作为机身结构材料,即高体分硅铝合金材料,并确定连接方案,然后再通过拓补优化手段对机身结构进行优化,把反射镜组件等负载等效成力偶,进行合理的边界约束,大体上确定基本形式,进而优化出一种薄壁加筋结构,在保证机身动、静态刚度的前提下,提高了材料的轻量化率,并应用计算机仿真手段进行了静、动态及热特性的分析。分析结果证明该方案是合理可行的。

针对太阳光光纤照明技术中的光污染、光纤老化、聚光区温度过高等问题,设计了一种分光型太阳光光纤传输系统。介绍了利用光的色散性进行光谱分光、变径光纤低温聚光、传输可见光及各项参数的确定方法。分析了影响系统光传导效率的各种因素及后续解决方法。实现了紫外光及红外光与可见光的分离,滤除了光污染,消除了塑料光纤在太阳光长期照射下容易老化的问题,有效地降低了聚光区温度,实现了低温聚光和波长范围在400~700nm的可见光绿色照明。

针对光纤Bragg光栅（FBG）温度传感器的溯源性标定问题,研发了一套光纤温度传感仪表智能检测平台,对FBG传感器进行在线校准。检测平台同步分析传感器标定过程中波长变化量及量值转换后物理参量变化量,并利用最小二乘法拟合得出传感器静态标定指标。通过对标定过程中不确定度的分析,将标定结果溯源到国家基准。实验结果表明,通过光纤温度传感仪表智能检测平台标定得到的FBG温度传感器的灵敏度为9.824×10-3nm/℃,线性度为99.91%,校准装置的测量不确定度为0.1℃。