为了拟合光谱重叠峰及太赫兹时域曲线,设计了一种动态增加高斯函数的高斯拟合算法。首先,利用去噪光谱数据的一阶导数粗略搜寻各高斯峰的位置,再根据高斯峰位置初始化多高斯函数。然后,将光谱数据与多高斯函数的均方差作为损失函数,用梯度下降法找到损失函数最小时的多高斯函数。最后,针对没有明显峰尖的光谱重叠峰和存在负值的太赫兹时域曲线,用动态多高斯函数模型解析重叠高斯峰或拟合曲线。计算结果表明,本算法可以根据拟合精度的要求,动态增加多个高斯函数,自动搜寻高斯峰的位置,且对光谱重叠峰和太赫兹时域曲线的拟合效果较好。

针对影像测量领域中自动对焦方法存在的对焦准确性不高、对焦过程复杂等问题, 提出了一种采用加权最小二乘准则的自动对焦方法。首先, 根据不同种类图像清晰度评价函数的评价特性, 选定对焦过程中所用的图像清晰度评价函数。其次, 在图像清晰度评价函数的基础上进行两阶段对焦, 即粗对焦阶段与精对焦阶段。然后, 分析了加权最小二乘准则中加权系数的确定原则并给出了其具体确定方法。最后, 对精对焦阶段所得清晰度评价值进行归一化处理, 采用加权最小二乘准则进行高斯曲线拟合求取极值, 极值位置即最终正焦平面。实验结果表明: 在步距为0.1mm的条件下, 该方法与现有的洛伦兹(Lorent)、Gauss拟合方法相比, 对焦误差由0.05mm降低到0.02mm, 有效地提高了现有曲线拟合法的对焦准确性。

研究并实现了一种基于256像元线阵InGaAs扫描的光纤布拉格光栅传感解调系统。针对线阵InGaAs探测器，分析了光纤光栅反射谱中心波长定位原理，可实现多个FBG光谱的同时解调，单通道解调传感器数量取决于FBG的带宽和中心波长漂移范围。对256个像素点的光谱数据，通过设置的阈值判断反射谱的个数，分别对每一个谱峰进行拟合，基于高斯指数曲线模型实现了寻峰算法，获得了中心波长。搭建FBG解调系统采集光谱数据，寻峰算法的稳定性达到±0.5 pm。该解调方法无机械移动部件，实现了多光纤光栅波长寻峰的并行快速响应，波长解调范围为1 525～1 570 nm，为多光纤光栅传感提供了高速解调方案。

为了得到激光光束的某些参量，为设计和改进激光器提供依据，建立了一套激光光斑自动采集与分析系统，搭建了实验平台，并编写了一套基于虚拟仪器开发平台LabVIEW及其图像处理软件包NI Vision的用于采集和分析激光光斑的软件。该软件能实时显示光斑中心位置的漂移轨迹、在x方向和y方向漂移的标准差及其随时间变化的趋势等，同时，还能对基模高斯光束进行分析。经过去噪处理的光斑图样能以3维灰度图的形式显示出来，得到任意剖面的光强信息，并以此进行高斯曲线拟合，得出拟合参量以判断光强曲线接近高斯曲线的程度。结果表明，这种系统可以动态地采集光斑信息并进行处理，具有实时性。

研究并实现了一种基于衍射光栅的FBG解调系统, 针对该解调系统从理论上分析了光纤内的模式分布, 分析了由FBG引起的模式间耦合效应。根据高斯光束经过该系统后的空间光强分布, 采用多项式拟合的方法实现了反射光谱峰值定位算法。通过与高精度光谱仪的测量结果对比表明, 该解调方法具有较高的波长解调精度和稳定性。由于系统中不存在扫描机构, 该技术可以实现较高的动态扫描频率。

按照高斯型渐变反射率镜(GRM)的参数要求,采用了中间层厚度渐变的方案对膜系和掩模板形状进行设计。根据薄膜的实际需求和具体的沉积设备,设计了掩模和掩模切换装置。在一次高真空环境下镀制了渐变反射率镜的所有膜系。采用直接测量的方法,测量了高斯型渐变反射率镜反射率的径向分布。测试结果表明,用这种技术制备的样品,与设计要求基本一致。分析得出,掩模板形状与精度对镀制结果有影响。随着设计尺寸减小,掩模板对膜料分子的散射作用增强,使样品中心反射率小于设计要求,边缘出现旁瓣。提出了减小基片与掩模板之间的距离和提高膜厚监控的精度的改善方案。

照射在样品表面的激光束随着表面粗糙度的不同，反射光密度分布将不同；表面粗糙度增大时，反射光密度将被扩展。本文根据这一原理，提出一种使用激光束快速测量表面粗糙度的无触点光学法。通过测量反射光密度分布曲线的半宽度，由高斯曲线系数的标准差计算表面粗糙度。文中给出了测量结果。