摘要：光谱的预处理在光谱分析中占有非常重要的地位。针对现有光谱去噪算法对弱峰保存能力差、基线校正算法对光谱能量过扣除、光谱特征峰定位不准确以及各种预处理算法串行处理造成的误差累计等问题,设计了一个端到端的卷积神经网络。该网络由两个模块组成:基线校正和去噪模块和特征峰定位模块。这两个模块相互连接又独立输出。理想条件下,可以依据光谱的线型函数和特征峰的位置拟合出无噪声无基线的光谱,所以在基线校正和光谱去噪模块中连接特征峰定位模块的输出可以有效的提高去噪和基线校正的精度;而高质量的光谱有助于更加精确的估计光谱峰的位置,因此这两个模块相互连接可以有效提高重建光谱的质量。光谱基线校正和去噪模块是一个前馈网络,该模块由多个卷积层、激活函数和批归一化层构成,每一层均连接了特征峰定位模块的输出。特征峰定位模块是一个多尺度特征融合网络,该模块使用不同尺寸的卷积核将光谱分为不同的尺度,融合大小不同尺度的特征估计光谱特征峰的具体位置。在网络训练时,使用不同温度、湿度和不同预热时间的光谱仪获得光谱作为输入样本,使用中国计量院的标准仪器获得光谱数据作为输出样本。在实验中,首先对合成的光谱分别添加不同信噪比的噪声和不同峰值的高斯基线,分别评价该网络在噪声抑制、基线校正、光谱特征峰校正的能力;然后将添加噪声和基线后的玉米的近红外光谱作为样本,用最先进的算法对它们进行预处理,然后用偏最小二乘法估计玉米中的水和油的浓度。估计的浓度与用标准仪器测量的真实浓度进行比较,以证明所提出的CNN的优势。实验证明,所设计的网络在单任务和多任务处理中均能取得良好的结果。而且经过该网络处理的光谱在定量分析中可以得到更准确的结果,具有较强的实用价值。

摘要：太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是一种非常有效的相干光谱探测技术,被广泛应用于材料特性分析、爆炸物探测、医学诊断以及气体检测等众多领域。传统THz-TDS系统采用钛宝石飞秒激光器作为光源,体积大、成本高,限制了THz-TDS的大规模应用。光纤激光技术近年来发展迅速,光纤飞秒激光器近年来已实现商用,尤其是掺铒光纤飞秒激光器,具有成本低、体积小、稳定性好等优点。采用全光纤的设计方案, THz-TDS系统可设计的非常紧凑和灵活,同时由于飞秒激光在光纤中传输,大大提高了系统的抗环境干扰能力,在工业和现场测量方面具有巨大的应用潜力。但另一方面,由于色散展宽、偏振方向不匹配等效应的影响,会对THz-TDS系统的性能造成严重影响,需要在系统设计时充分考虑。本文设计研制了光纤型THz-TDS系统,对光学、电学和软件三个子系统分别进行了简要介绍。通过插入色散补偿光纤进行色散管理实现了飞秒脉冲宽度的控制,使得到达太赫兹光电导天线的飞秒脉冲宽度保持在50 fs左右,从而消除了因飞秒脉冲展宽导致的太赫兹时域脉冲展宽。通过对飞秒激光偏振态的精确控制,使泵浦激光和探测激光偏振方向与保偏光纤的快轴或慢轴保持平行,避免飞秒脉冲同时沿快慢轴传输导致到达太赫兹天线的时间存在先后,从而消除了太赫兹时域脉冲的分裂现象,获得了信噪比优于12 000的单脉冲太赫兹时域波形。采用变角度光路结构设计,实现了太赫兹透、反射光谱测量的便捷切换,以及变角度太赫兹光谱的测量,给THz-TDS系统的应用带来了很大的方便。

摘要：为了研究不同微结构对于平面黑体反射比的影响,设计了40种表面微结构由不同锥齿类别(方锥和圆锥)、高度、疏密程度的排列组合构成的平面黑体样品。样品表面采用同种工艺,喷涂同类型表面吸收涂层,以降低表面反射。利用光谱仪测量样品在可见和近红外波段的反射比,测量结果表明,微结构可使反射比从平面状态的1.4%降低至近0.4%的水平。在保持其他条件一致时,锥齿高度越高且锥齿越密集,平面黑体反射比越低;锥齿类型不同对反射比影响则不显著;与Tracepro得到的仿真值进行比较,锥齿高度越高,齿面越密集,相对误差越大,相对误差处于10%~65%范围内。

摘要：光学密度是评价光学影像材料的具有唯一性的指标。随着高分子影像等的发展,对光学密度的光谱特性的要求也逐渐提高。2001年ISO对光学密度的测量条件作了新的修改规定。按照ISO新标准的光谱特性要求设计了新国家光学透射密度基准装置的组件结构,提出了一种基于光谱特性的光学密度理论测量方案,并进行了实验研究,将光学密度的光谱不确定度提高到0.001 1(0<D<4.0)和0.003 1(4.0≤D<6.0),比国际先进水平有了大幅度提高。

摘要：设计了一种新颖的双回转子孔径扫描装置,得到了可以覆盖大口径光学系统全口径的子孔径扫描光斑,从而满足了大口径光学系统光谱透射特性的测试需求。结合双回转扫描装置的结构参数误差,基于齐次坐标变换矩阵原理,建立了双回转扫描装置的数学模型,提出了一套分析子孔径扫描精度的方法,并且在设计双回转子孔径扫描装置中实现了应用。分析结果表明,当双回转子孔径扫描装置的回转半径rη≤400mm时,子孔径扫描精度Δrη为-0.007～0.028mm。提出的子孔径扫描误差估计方法、建立的扫描运动坐标转换模型和得到的误差数据结果可作为类似回转扫描机构的设计参考,也为基于双回转子孔径扫描方法的大口径光学系统光谱透射特性测试的深入研究提供了理论依据和数据基础。

摘要：目的:提高激光测距设备制造过程中装配工艺精度。方法:提出一种基于MobileNeXt和多尺度区域分割的激光对位检测算法用于优化激光测距设备的生产过程。在对位检测阶段,使用MobileNeXt作为主干网络达到低成本计算图像特征的目的。为提升模型捕获有效特征的能力,在主干网络中插入深度可分离坐标注意力模块。通过知识进化训练网络得到轻量高精度的分类模型。在验证阶段,设计一种多尺度区域分割的激光中心对位验证算法。首先通过线性变换和双边滤波处理原始图像,然后以多个尺度分割图像区域,在不同区域进行特征提取。最后根据激光对位特征设计阈值判断对位结果的正确性。结果:算法中心对位检测准确度达到99.97%,对位误差为37.96μm。结论:所提算法满足实际激光对位检测任务要求。

摘要：随着生物医学影像和航天军事测量的发展,对用于光学成像底片和视觉校正的视觉密度的测量范围和不确定度的要求越来越高.以自行设计的光纤半球发射器形成的复合漫射器为特征的新方案将视觉漫透射密度国家基准的光源漫射系数提高到0.945,比欧美国家基准高0.02—0.03.实验得到新基准的测量范围为0—6.0,合成不确定度为0.0015(0<D<4.5)和0.0054(5.0≤D<6.0),相比国际先进水平大幅提高.同时整体结构化的设计可以实现光源组件和探测组件的对调安装,用实验的方法在国际上首次验证了透射测量亥姆霍兹倒易律的有效性.

摘要：提出了一种基于飞秒光纤激光器的光频率梳设计与研制技术。设计与研制出脉冲宽度为55fs、频率为210 MHz的色散管理孤子锁模掺铒光纤激光器,并优化设计了啁啾脉冲光纤放大链路;由负色散高非线性光纤产生了频率范围为1080~2320nm的倍频程超连续谱,经f-2f(f为频率)自差拍检测出信噪比达32dB的载波包络偏移频率;通过将重复频率的4次谐波和载波包络偏移频率锁定到商用铷原子钟,实现了对光频率梳的高精度锁定。测量结果表明,1s计数门控时间下的重复频率和偏移频率标准偏差分别为0.65mHz和1.76mHz,100s采样时间下的Allan偏差分别为1.74×10^(-13)和1.80×10^(-11)。这种光纤光梳可望满足光频计量、光梳光谱、时频传递和微波产生等领域的应用需求。

摘要：采用光纤飞秒激光器与光纤耦合型太赫兹光电导天线相结合的方案,设计并研制了光纤型太赫兹时域光谱系统。通过实验研究了激光偏振态对太赫兹时域波形、强度以及光谱特性的影响,通过对飞秒激光偏振态的精确控制与优化,消除了时域脉冲分裂现象,获得了高信噪比的单脉冲太赫兹时域波形。