龙虾眼X射线聚焦望远镜是未来X射线空间天文观测的重要设备之一,这种设备将成为在各种太阳风条件下研究地球空间环境的有力工具。针对龙虾眼型X射线微孔光学器件有效面积的设计与仿真工作,研究了结构参数与几何收集面积的关系,并基于菲涅耳公式计算了不同膜层材料和表面粗糙度对X射线反射率的影响。利用X射线束流测试设备并采用单光子采集模式完成了有效面积X射线的性能测试。结果表明,龙虾眼型光学器件的有效面积主要由膜层材料与内壁粗糙度共同决定,同时沉积Ir膜后在能量为1 keV的情况下有效面积能从2.15 cm ²增大至2.47 cm ²。

针对地面三维激光扫描仪采集到的相邻测站点云存在空间特征关联,以及城市建筑群中含有大量的线面特征,提出一种基于对偶四元素描述的线面特征约束的点云配准方法,该方法在利用对偶四元素统一描述空间变换参数的同时考虑到尺度因子。将依据直线和平面存在的几何关系,以及线面相交所产生的交点与夹角等作为配准约束条件,构建出空间相似变换目标函数,利用最小二乘准构建出平差模型以计算空间相似变换相关参数。为了避免不恰当的初始值所导致的迭代不收敛问题,将Levenberg-Marquardt法应用于平差模型的解算。最后对该方法的正确性与可行性进行实验分析。结果表明,相较于仅考虑线特征或面特征约束的点云配准方法,所提方法的配准精度更高,并且采用Levenberg-Marquardt法解算平差模型能在任意给定的初始值下正确收敛。

Angel型龙虾眼X射线光学器件是一种新型X射线聚焦成像器件,具有独特的4π立体角聚焦能力和最佳有效面积-重量比,是未来最具有运用前景的X射线成像光学系统之一。依据龙虾眼的结构特性,采用微通道板方孔阵列制作技术成功研制了龙虾眼光学器件。采用Zygo干涉仪、条纹反射面型仪以及X射线束流检测设备对龙虾眼光学器件球面成型精度和聚焦成像特性进行了测试。测试结果表明:微孔光学器件的球面面型精度均方根为0.72 μm,峰谷值为2.27 μm,曲率半径约为752.3 mm。在电压为2 kV,电流为50 μA条件下,横轴和纵轴的焦斑半峰全宽的直径约为0.39 mm和0.42 mm,对应的成像角分辨率分别为3.65 arcmin和3.93 arcmin。

为了研究Angel型平面龙虾眼光学器件微孔统计特性对聚焦成像性能的影响,研发了一套点对点的真空X射线束流测试装置,采用微焦斑X射线束对研制的光学器件进行了聚焦成像测试。通过利用刀口狭缝系统对平面龙虾眼光学器件进行二维扫描测试,发现光学器件的不同区域存在不同程度的Tilt型工艺缺陷;基于蒙特卡罗软件模拟了Tilt工艺缺陷对聚焦成像的影响。实验结果表明:实验所采用的平面龙虾眼光学器件能在3650 mm焦距处将入射的X射线束会聚成清晰的十字图像,焦斑最大半峰全宽约为4.63 mm,对应的角分辨率最大约为4.36',点扩展函数的不均匀性约为33.7%。模拟结果表明:Tilt型工艺缺陷会导致中心亮斑强度下降,十字线弥散、不连续,二次焦斑畸变,成像质量变差。

基于热极化光纤设计了电调谐光纤布拉格光栅。通过光纤热极化二维载流子模型分析了热极化致内建电场的形成。结合紫外光在热极化光纤二阶非线性周期性擦除以及在光纤光栅制作中的作用, 设计了周期性极化的布拉格光纤光栅。研究结果表明, 利用非线性擦除区域与非线性区域电致折射率改变的不同, 调节光栅的折射率差, 可以实现电调谐光纤光栅。针对电调谐光纤光栅, 研究了一定电压下初始折射率差、光栅长度对反射率的影响。文中结论对于光纤光栅在全光纤器件方面的应用具有重要参考价值。

为了更有效地控制和调节激光器的温度与功率, 设计了一种基于STC11F08XE单片机控制的具有温控和功率控制功能的激光发生器驱动电路。通过使用ADN8830芯片的温度控制功能和ADN2830芯片的功率控制功能实现激光器的温度控制, 同时能够手动改变激光器的输出功率。实验结果表明, 该系统温度控制模块能够稳定控制激光器温度, 使目标温度误差低于±0.01 ℃, 波长可以在1 535.17 nm~1 563.24 nm之间变动。功率控制模块可实现手动控制, 激光器功率在0~10 dBm间变化, 误差在0~0.05 mW之间。

探明土壤盐渍化的高光谱遥感监测机理， 对改善高光谱遥感监测精度具有重要意义。 以南疆地区温宿县、 和田县、 拜城县的水稻土为研究对象， 通过分析土样的高光谱数据和室内测定的盐分与电导率数据， 研究了耕作土壤含盐量与电导率的关系， 并比较了含盐量和电导率与不同光谱指标的相关性以及二者高光谱反演的精度。 结果表明， 南疆水稻土的含盐量与电导率的相关性较低， 二者之间的关系因地区差异而有较大的变化； 含盐量与反射率、 一阶微分、 连续统去除之间的相关性要优于电导率， 特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出； 以含盐量建立的多元线性回归、 主成分回归、 偏最小二乘回归模型的决定系数和相对分析误差均高于电导率。 研究表明高光谱信息对土壤含盐量的响应比电导率更敏感， 以含盐量为监测指标的高光谱反演精度明显要优于电导率。 该结果可为提高土壤盐渍化高光谱遥感监测精度提供理论依据。

利用野外实时快速获取的土壤光谱进行土壤有机质(SOM)预测与制图是精确农业与土壤遥感制图的必然需要, 利用ASD FieldSpec Pro FR野外型光谱仪实时快速获取的光谱数据, 去除噪声较大的边缘波段后, 进行倒数的对数转换(Log(1/R))为吸收光谱。 在分析吸收光谱和光谱指数与SOM关系的基础上, 采用偏最小二乘回归法进行SOM的建模预测并借助地统计学方法进行SOM空间变异制图研究。 结果表明, 建模效果好的指标分别为特征波段(R2=0.91, RPD=3.28), 归一化光谱指数(R2=0.90, RPD=3.08), 特征波段与3个光谱指数组合(R2=0.87, RPD=2.67), 全波段(R2=0.95, RPD=4.36)。 光谱指标的克里格制图与实测SOM制图表现出相同的空间变异趋势, 不同的指标均达到了较好的预测效果。