针对脉冲光布里渊散射谱在用传统的洛伦兹曲线拟合时存在较大拟合误差的问题，通过理论分析推导出了脉冲光的光纤布里渊散射谱函数表达式。采用布里渊光时域反射（BOTDR）系统对一段3000 m长光纤的布里渊散射谱进行测量，对测得的不同脉冲宽度下的光纤布里渊散射谱分别采用洛伦兹函数和本文推导的函数进行拟合。结果表明：随着入射脉冲光的脉冲宽度变窄，采用推导的光纤布里渊散射谱函数能够有效提高BOTDR系统布里渊散射谱的拟合精度。

基于双轴跟踪槽式聚光系统设计了焦面能流密度测试装置,采用理论分析和实验测试的方法对由接收器的定位误差和跟踪误差引起的聚焦损失进行研究,并通过采集因子量化光学损失,从而揭示出各种误差影响的规律。结果表明:随着定位误差的增大,焦面宽度增加,焦面能流密度降低且趋于均匀;随着跟踪误差角的增大,焦面中心偏移量和光学损失增加。对于实验使用的双轴跟踪槽式聚光系统,当接收器光孔宽度为50 mm时,若要保证采集因子大于90%,接收器的定位误差需保证在455 mm的±1.1%之间且跟踪误差角小于0.111°,此时采集因子可达95%。采集因子对跟踪误差角的变化更为敏感,实验研究结果与理论分析结果吻合,验证了测试设备和方法的可靠性,实验拟合的函数关系可为工程应用提供了理论指导。

研究了真实光线追迹优化光学系统的方法以简化高斯光束整形系统的光学设计。理论分析了高斯光束整形原理, 并选择超洛伦兹函数作为平顶光分布函数; 根据能量守恒原理, 推导了高斯光束整形系统中任意光线在入射面与出射面的坐标变换关系。针对该系统的特点, 使用Zemax编程语言(ZPL)编写计算坐标变换的ZPL宏指令, 并优化设计了高斯光束整形系统。最后, 利用金刚石单点车削法加工该非球面光学系统, 并利用光束分析软件对系统的整形效果进行了测试。测试结果表明, 利用该方法设计的非球面透镜实现了高斯光束的整形变换, 平顶光的均匀度为87.1%。该方法简单实用, 计算量小, 可应用于实际工程设计。

利用高光谱空间散射曲线的3个洛伦兹拟合参数对苹果的品质(硬度、 可溶性固溶物含量)进行同时检测。 采用偏最小二乘, 逐步多元线性回归和BP神经网络3种方法, 对归一化处理和未归一化处理的3个洛伦兹参数组合分别建立苹果品质的预测模型。 结果表明： 采用偏最小二乘法对未归一化处理参数的组合建立硬度的预测模型其预测结果最好, 校正组相关系数Rc=0.93, 校正标准差SEC=0.56, 验证组相关系数Rv=0.84, 验证标准差SEV=0.94。 采用偏最小二乘法对归一化处理参数的组合建立可溶性固形物的预测模型其预测结果最好, Rc=0.95, SEC=0.29, Rv=0.83, SEV=0.63。 研究结果表明： 利用高光谱空间散射曲线的多拟合参数组合可以同时检测苹果的多品质参数。