Spectroscopic imaging ellipsometry (SIE) is used to characterize a nanofilm pattern on a solid substrate. The combination of a xenon lamp, a monochromator, and collimating optics is utilized to provide a probe beam with diameter of 25 mm, a charge-coupled device (CCD) camera with an imaging lens set and a lateral resolution in tens of microns is used as the detector. The sampling is approached by a rotating compensator at 8 seconds per wavelength. An 8–35-nm-thick stepped SiO2 on Si substrate is characterized in the range of 400–700 nm with a thickness resolution of approximate 0.2 nm.

自动聚焦技术在椭偏光学显微成像系统中是一项关键的技术。利用几种常用聚焦评价函数作为研究手段研究了这一过程。实验中采用硅基底表面人血纤维蛋白膜层和多元蛋白质芯片样品作为研究对象,研究了几种函数在自动聚焦过程中函数值的变化,以及噪音、样品区域选择对聚焦效果的影响。实验验证拉普拉斯评价函数和Sobel评价函数可以满足系统的要求;采用多幅图像平均的方法可以有效降低噪音,当平均次数达到9次以上,系统噪音的影响就可以被降至有效评价的程度;沿同一锐边,选择不同的调焦区域,对聚焦过程基本没有影响;利用评价函数在实验中确定了倾斜平面成像的最佳聚焦平面,并与理论像平面吻合。实验证明利用聚焦评价函数可以成功实现自动聚焦技术在椭偏光学显微成像系统中的应用。

对自适应光学系统的动态控制过程进行了数值模拟。与自动控制理论的解析分析相比，动态控制过程的数值模拟有其优越性。系统的频率响应特性与动态控制性能密切相关，对自适应光学系统的频率响应特性也进行了数值模拟。模拟计算的结果与实验测量结果符合得很好。还实现了多频率成份的同时计算，可以大大提高计算效率。其结果与单频率结果只在低频下有小的差别，可以满足得到带宽和裕量等参数的实用要求。将频率响应特性的模拟计算与长时间曝光斯特列耳(Strehl)比的数值模拟结合,可得到对自适应光学系统性能的有效评估。

噪音和探测误差是影响自适应光学系统性能的三个主要因素之一。噪音和探测误差使哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)波前传感器所测得的倾斜量产生误差,进而影响整个自适应光学系统的性能。建立了对噪音和探测误差对哈特曼-夏克波前传感器的影响进行数值模拟的理论模型,编制了计算程序,与已有的激光大气传输与自适应光学系统的计算程序相衔接,进行了模拟计算,对有限的离散采样、读出噪音和光子噪音的效应作了数值模拟研究。获得了一些对于实际的自适应光学系统的最佳设计有价值的结果。

建立了利用模式法(Zernike多项式展开法)对自适应光学系统进行数值模拟的理论模型，编制了计算程序，并与激光大气传输计算程序衔接起来，进行了大量数值模拟计算。首次发现：存在泽尼特(Zernike)多项式展开的最佳项数，大于一定项数的展开式的效果迅速变坏，竖排和斜排的泽尼特多项式展开有类似的结果，文献中认为可以采用的15项泽尼特多项式展开的效果不好，最佳项数随着横向风速的增加而减小，在风速较大时最佳项数下的模式法结果稍好于直接斜率控制法的结果。