在分析单个衰减片、一对类V字型排列的衰减片、一对平行型排列的衰减片光斑分裂特征的基础上,给出N个衰减片使用时,光斑能量分裂、分裂光斑各级中心间距及重叠部分的表征方法。探寻出2种有效的解决方案,并给出详细的设计方法、使用方法。研究结果表明:存在最优入射角,可使各级杂斑间距最大,对于折射率为1.4~1.7的常用的衰减片介质材料,最优入射角为48°~50°;充分利用类V字型、平行型组合衰减片的光路传输特点,合理摆放衰减片、科学使用光阑,可有效去除各级杂斑,获得理想的单一主光斑。

机载光电雷达随着使用频次的增加,其探测距离会与出厂时的指标产生严重偏差。为此,分析了机载光电雷达的工作原理,以及光电雷达的最大探测距离受目标辐射强度、大气条件、光学系统等影响;根据光电雷达的探测原理,提出了新型便携式光电雷达测试系统的设计思路,利用黑体和特制平行光管模拟无穷远目标红外辐射强度,将衰减片与步进电机、传动齿轮结合来模拟不同的大气条件,最终确定其样机,并完成了红外衰减片的计量测试;阐明了新型便携式光电雷达测试系统的使用方法及测试结果。该测试系统便于携带,测试效率较高,适用于极端恶劣的环境条件,并可推广至各种类型的红外探测系统的性能测试中。

在宽动态范围辐射测温系统中,不同温度的辐射源采用透过率不同的中性密度衰减片以及不同的积分时间,往往需要重新定标,且重新定标过程繁琐,降低了系统的效率。在分析定标理论的基础上,建立了考虑积分时间和中性密度衰减片透过率的宽动态范围辐射定标模型,提出了一种简化的定标方法,经过两次不同积分时间的定标,可以推导出前置不同透过率衰减片、不同积分时间的定标模型;通过对前置透过率为0.0278%的衰减片在0.8 ms及1 ms积分时间下的定标分析,计算出系统由内部暗电流及杂散辐射引起的灰度响应,从而分别推导出前置透过率为0.0740%和0.8193%的衰减片在不同积分时间下的定标模型,最后通过实验检验定标模型的测温精度。实验结果表明:利用所提出的简化定标方法,透过率为0.0740%的衰减片在0.8 ms及1 ms积分时间下的定标模型的测温误差分别≤0.36%和≤0.46%;0.8193%衰减片在0.2 ms积分时间下的测温误差≤4.5%。在一定的误差允许范围内,所提定标方法在提高定标效率的同时,保证了一定的测温精度。

针对大口径地基红外辐射测量系统在辐射定标时存在定标时间长、成本高和设备机动性差等缺点, 提出一种仅采用低温面源黑体实现红外系统宽动态范围定标的方法.首先对红外系统中的衰减片进行标校, 测量其实际透过率并计算其辐射量; 然后采用低温面源黑体在两个积分时间下分别进行辐射定标, 根据定标结果解算系统响应率、杂散辐射和探测器自身偏置; 结合标校获得的衰减片特性对低温定标结果进行外推, 即可获得宽动态范围定标结果.为验证该定标方法有效性, 分别采用该方法和通用的高温黑体加大口径平行光管定标法, 对Φ600 mm红外系统进行宽动态范围辐射定标实验.实验结果表明：本文方法的宽动态范围定标误差小于10.25%, 能够满足该系统的辐射定标精度要求.该方法只需要一个低温黑体即可实现红外系统的外场宽动态范围辐射定标, 操作简单、实时性强, 具有一定的应用价值.

从Gm-APD的泊松统计的雪崩探测模型出发, 在长死时间情况下, 提出了一种提高Gm-APD激光雷达探测性能的方法。利用衰减片控制信号和噪声的强度, 实现了多脉冲探测Gm-APD激光雷达的探测概率、虚警概率和测距误差的提高。研究结果表明: 随着衰减片透过率的变化, 探测概率存在最大值, 测距误差存在最小值, 将衰减片透过率控制在0.33~0.20之间, 探测距离为1.5 km时, 探测概率能提高1倍, 测距误差可以从m量级提高到cm量级。

提出了一种利用光学衰减片与电机组合, 扩展透射式能见度仪动态范围的方法。通过改变加载到LED光源的调制信号的幅度, 控制LED光源的发射光强; 设计测量系统, 选择固定透过率的衰减片; 设置合理的系统阈值完成数据测量。对测量数据作拟合分析, 结果表明: 采用透过率为60%的中性密度衰减片, 系统动态范围扩展了0.6倍; 透过率为12%时, 系统动态范围扩展了6.9倍。同时, 通过选择不同透过率的中性密度衰减片, 可实现系统动态范围的灵活扩展。

实验测量并比较了铯原子气室和吸收型中性衰减片对852.356 nm单色激光的吸收系数，以及两种介质吸收系数随入射光强变化的行为。对选择吸收和普遍吸收作了分析。采用单色光场与二能级原子系统相互作用的模型，就铯原子气室对852.356 nm共振光的吸收系数随入射光强的变化规律做了分析和拟合。

通过痰涂片镜检法检测结核抗酸杆菌，是识别和诊断结核病的一种快速、价廉和特定的检测方法。为提高结核病痰涂片显微图像的质量，提出了一种基于多帧不同曝光图像信息融合，扩展被检测显微图像的动态范围，提高检测视野显微图像质量的实现方法。首先在保持CCD曝光时间不变的条件，通过计算机控制圆盘型光学梯度衰减片旋转定位的方法，摄取同一视场多帧不同曝光量的显微图像序列，从而获取场景的高动态范围显微图像信息。然后利用拉普拉斯金字塔算法将显微图像进行分层，采用图像梯度与信息熵相结合对层次图像进行评价，分配相应的合成权重系数，并用拉普拉斯金字塔逆算法，合成一帧高质量的图像。实验表明,所提出方法能有效地表达亮区和暗区的场景信息，增强图像的细节特征，提高痰涂片显微成像的质量，有利于提高显微图像智能检测的精度。

根据谱线相对强度法, 提出了利用正交面阵CCD光谱层析技术, 实时重建氩等离子束射流三维温度场的方法。 通过CCD获得的待测场图像与没有射流射出时在待测场处放置的坐标纸图像进行比对, 测量了实际待测场的大小； 利用步进电机带动光纤探针对待测场进行扫描, 通过光谱仪获得了待测场的光强分布。 根据谱线相对强度法中谱线选取的原则, 选择了696.5和763.5 nm两条谱线作为研究对象。 为防止CCD接收光强过饱和及待测场边缘光谱信息的损失, 根据待测场的大小和光强分布设计了梯度衰减片, 再通过窄带滤波片获得了待测场的光谱信息。 结果表明与光纤光谱扫描法获得的结果吻合较好, 不确定度为3.3%。 系统满足了实时重建三维温度场的要求, 为等离子束射流后续的密度场、 压力场和速度场的实时诊断提供了坚实基础。

通过两块楔镜补充衰减和中性衰减片相结合的能量衰减方法,测得了功率密度为20 W/mm2 COIL的偏振态.采用角反射器作为稳定腔折返装置,提高了激光能量分布的均匀性.激光光束分别以45°的入射角入射到两块楔镜上,被楔镜反射后,垂直通过中性衰减片,最后进入偏振态测试仪.实验结果表明:在腔内没有任何偏振选择器件和不加外部电磁场的情况下,采用折叠式稳定腔的横流双模块氧碘化学激光光束呈现部分偏振性质,而且在出光过程中偏振度逐渐降低.