拉曼光谱作为一种分子“指纹”图谱, 能够根据物质分子间的振动对物质进行定性分析, 广泛应用在很多领域。拉曼光谱可应用于便携式监测系统, 但其数据量偏大, 如果不对其数据处理, 会增加后续的分析时间, 影响自动识别的速度。文中选取九种常见可燃液体90#汽油、93#汽油、97#汽油、丙酮、二甲苯、甲醇、乙醇、乙二醇、叔丁醇为例, 对其进行数据预处理分析, 特征峰提取效果显著, 进而对数据进行512点的压缩, 然后选取支持向量机(support vector machine, SVM)分类算法和随机森林分类算法进行模型训练。研究结果表明, 随机森林算法的识别可燃液体样品的交叉验证精度高于SVM算法, 随机森林算法的均方误差的结果也都优于SVM算法。运用拉曼光谱技术可明显检测出可燃液体样品的谱峰, 对数据进行压缩, 提高分析速度, 可为后续仪器小型化提供技术参考。

对采用圆锥嵌套Wolter-I型结构的X射线聚焦望远镜在装配过程中产生的面形偏差进行了模拟和分析。首先, 利用ANSYS有限元软件建立二维模型。然后, 以实际装配步骤和夹具为加载和边界条件, 通过分析不同半径镜片的装配过程, 得到了面形偏差与三根压条的载荷关系曲线, 由此优选出了不同半径镜片对应的最佳装配载荷。分析显示: 除对应的最大面形偏差外, 优选出的装配载荷均可控制在0.1 μm以内, 满足装配精度要求, 而且对应装配载荷下玻璃镜片的最大Mises应力也均小于玻璃的强度极限, 不会在装配过程中失效。此外, 建立了三维分析模型并与二维简化模型分析结果进行了比较。结果显示: 计算偏差主要集中在镜片的前、后两端约5 mm范围内, 最大偏差为2.3 μm; 镜片中段两种模型的计算偏差小于0.03 μm, 表明提出的二维简化模型可以用于玻璃镜片装配的快速面形偏差分析和载荷确定。文中对镜片装配过程的分析可为提高装配精度提供理论依据。

由于用表面粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量应变时会影响基体的应变分布, 本文研究了光纤应变与基体应变之间的关系。针对该类传感器建立了基体与光纤之间的应变传递函数用以修正测量应变, 然后研究了FBG传感器与基体之间的相互作用。最后, 利用有限元分析(FEA)和实际实验对提出的理论进行了验证。结果显示: 光纤应变的FEA解与理论解的误差在5%以内, 实验解与理论解的误差在8%以内, 结果表明该理论完全满足表面粘贴式FBG传感器的精度要求。另外, 分析了黏结层和基体对应变传递的影响, 结果显示: 平均应变传递率和应变传递率随着基体弹性模量的增加而增加, 但它们随着黏结层顶端厚度和底端厚度的增加而逐渐减小。

考虑在实际应变测量中传感器封装形式会影响光纤Bragg光栅测得的应变响应，本文研究了测量应变与实际应变之间的关系。针对埋入式光纤Bragg光栅传感器，建立了应变传递函数，并对传递函数的正确性和各个参数对测量应变的影响进行了研究。首先，根据埋入式光纤Bragg光栅传感器的受力特点，提出了多项式形式的剪应力分布，进一步建立了应变传递函数。然后，利用数值方法和实验对该应变传递函数进行验证。最后，分析了传感器长度、胶结层弹性模量、胶结层厚度对测量应变的影响。计算结果表明: 该应变传递函数正确; 胶结层厚度越薄，弹性模量越大，越有利于应变传递。该应变传递函数计算误差控制在5%以内，完全满足埋入式光纤Bragg光栅测量精度要求，对其实际应用具有指导意义。

研制了工作波长为13.5 nm的Schwarzschild成像显微镜。从共轴两镜系统的基本理论出发, 通过消除三级球差、彗差和像散设计了Schwarzschild物镜的光学初始结构, 计算了物镜的光学传递函数。结果表明, 物镜在±0.3 mm视场内像方空间分辨率可达550 lp/mm。根据工作波长和镜面的入射角度设计了Mo/Si周期多层膜反射镜, 制作了Schwarzschild显微镜光学元件, 多层膜元件对13.5 nm波长的反射率为61%。为了消除可见光和紫外光对系统成像的影响, 设计并制备了材料为Zr, Si和Si3N4的滤波片, 该滤波片在13.5 nm处的透过率为21.1%。利用激光等离子体光源对60 lp/mm网格进行了成像实验, 结果表明,系统在0.5 mm视场内的分辨率优于3 μm, 结论认为CCD探测器分辨率极限是影响成像实验分辨率的主要因素。

针对目前碘激光用化学能作为泵浦源, 体积大, 易产生有毒物质, 且运行时间短, 影响其应用范围等问题, 本文提出利用碘等离子体产生激光辐射的设想。建立了碘1315 nm受激辐射的等离子体产生模型; 通过对泵浦光功率密度与离化电子数密度、自由电子温度等的理论计算, 确定了本实验条件下的最优实验参数范围; 然后在理论计算的参数范围内, 用Nd∶YAG激光器的二倍频532 nm激光泵浦固体碘产生等离子体, 并采集其荧光发射谱; 最后, 通过拟合碘等离子体光谱扫描结果得到发射谱的中心波长位于1 313 nm, 谱宽为1.182 nm。研究结果显示, 通过激发等离子体的途径实现碘原子受激辐射的构想是可行的。

针对序列图像中小目标的运动具有运动的连续性和轨迹的一致性等特征，提出了采用单帧检测和多帧检测相结合的处理方法。对单帧图像进行预处理和图像分割，得到去掉大部分背景和噪声点的图像，并在图像中选取候选目标点进行标记。然后对处理后的序列图像进行N帧叠加。对叠加图中的标定点利用8邻域搜索法进行目标筛选，进而检测出目标。实验结果表明，该方法实用性强，能简单、快速、有效地检测出序列图像中的运动小目标。

Reflection filters have various applications in optical communication and other systems. In this letter, we propose a narrowband high-reflection filter composed of dielectric and metallic layers, in which an optimized filter combined with an admittance-matching layer with broad stop band is achieved. The structure can be expressed as Sub j (HL)13H2L(HL)313Cr0.84H j air, with full-width at half-maximum (FWHM) bandwidth of 2.5 nm. Based on this structure, reflection filters with multi-peaks are presented, and the law of distribution of peak positions is drawn.

制备低亚表面损伤的超光滑光学基底，是获得高损伤阈值薄膜的前提条件。针对石英材料在不同加工工序中引入亚表面损伤层的差异，首先利用共焦显微成像结合光散射的层析扫描技术，对W10和W5牌号SiC磨料研磨后的亚表面缺陷进行了检测，讨论了缺陷尺寸与散射信号强度、磨料粒径与损伤层深度间的对应关系；同时，采用化学腐蚀处理技术对抛光后样品的亚表面形貌进行了刻蚀研究，分析了化学反应生成物和亚表面缺陷对刻蚀速率的影响、不同深度下亚表面缺陷的分布特征，以及均方根粗糙度与刻蚀深度间的联系。根据各道加工工艺的不同采用了相应的亚表面检测技术，由此来确定下一道加工工序,合理的去除深度，最终获得了极低亚表面损伤的超光滑光学基底。

We propose and demonstrate two types of narrowband multi-channel filters: transmittance-integrated narrow-bandpass filter arrays and reflectance narrowband multi-channel filters. We develop a combinatorial etching technique possessing 32 elements on a single substrate with which to fabricate these integrated narrow bandpass filters. Double-chamber integrated optical filter arrays are fabricated by use of this etching technique. Reflectance can be achieved by combining metal and dielectric materials. These narrowband multi-channel filters and narrow bandpass filter arrays show good filtering features and can be utilized in many optical applications.