拉曼光谱的局域动态移动平均全自动基线校准算法

基线校准是极其重要的光谱预处理步骤,能够显著提高后续光谱分析算法的准确性。目前基线校准算法大多数都是手动或半自动的,手动基线校准算法完全依赖于用户的经验,个人主观因素会严重影响基线校准的准确性,半自动基线校准需要针对不同的拉曼光谱设置不同的优化参数,使用不便。提出了一种局域动态移动平均(LDMA)全自动基线校准算法,并且详细阐明了该算法的基本思想和具体算法步骤。该算法采用了改进移动平均算法(MMA)实现拉曼光谱峰的逐渐剥离,通过自动识别原始拉曼光谱的基线子区间来将整个拉曼光谱区间自动分割为多个拉曼峰子区间,从而实现了在每个拉曼峰子区间中动态改变MMA窗口半宽度和控制平滑迭代次数,最大程度地避免了基线校准过度和基线欠校准现象。无论对于凸形基线、指数形基线、反曲线形基线模拟拉曼光谱,还是真实物质的拉曼光谱,LDMA全自动基线校准算法都取得了很好的基线校准效果。     

宽光谱平像场全息凹面光栅的优化研究

基于凹面光栅的几何理论,推导了子午、弧矢聚焦曲线的数学表达式和全息平像场凹面光栅制作参数的计算关系式.提出了一种新的在整个使用波长范围内同时消除子午和弧矢像差的最佳优化设计方法.这种方法不同于以光线追迹技术为基础的标准光学设计软件如CODEV或ZEMAX的优化设计方法,而是从数学表达式出发,采用光栅优化因子,对凹面光栅的子午聚焦曲线和弧矢聚焦曲线进行拟合,从理论上找到最佳的能够使子午和弧矢像差同时趋于零的像平面,然后再根据拟合参数设计制作光栅.用Matlab软件解决了子午聚焦曲线超越方程无法解的困难;讨论了不同光栅常数和入射角度时对两聚焦曲线拟合程度的影响.提出了在宽光谱使用条件下,可以通过减小入射角度和光栅刻线数来提高光谱像质.     

10.6μm波段光子晶体负折射现象的实验验证

介绍了10.6μm波段扫描负折射功率的实时探测系统,在实验上为探测光子晶体光频波段负折射现象提供了实验平台。该系统通过数据采集卡实现计算机对旋转台及平移台的控制,在以光子晶体样品为探测中心的轨道上,对折射光的整个空间功率分布进行实时采集和绘图。这一实验系统能够精确便捷地实现负折射现象在光频波段的探测。根据折射光最大光功率出现的位置,测得光束通过光子晶体样品的负折射现象,而且与理论结果基本吻合。     

在测量人眼像差中信息融合方法的应用

建立了基于Hartmann-Shack传感器的主客观人眼波前像差测量系统,该系统使用Hartmann-Shack传感器客观测量人眼像差,分别对模拟眼和活体人眼进行了像差测量.同时系统中加入了主观测量人眼像差的部分,该系统能够同时进行客观和主观的像差测量,实现了使用信息融合的方法对测量结果进行数据处理.并结合了客观测量和主观测量的优点,使用信息融合的方法使测量结果更加合理.     

用位相板实现景深延拓的原理与模拟实验研究

对波前编码技术实现景深延拓的原理进行了研究,分析了波前编码系统成像对离焦不敏感的原因,得到了波前编码光学系统景深延拓扩展率公式,发现了景深延拓扩展率与位相板参量的关系.利用Zemax设计了波前编码光学系统,用Matlab进行了成像模拟实验,实验结果表明,波前编码系统能提高传统光学系统的景深,提高的倍数由三次相位板的相位常量决定.     

波前编码景深延拓与几何光学景深的关系

波前编码成像系统将模拟编码方法与数字解码技术相结合解决景深延拓问题,可以用信息光学的方法进行分析,得到波前编码系统的景深延拓扩展率。但是这种方法使用的景深概念和几何光学的景深概念有所不同。从几何光学角度研究了信息光学导出的波前编码系统的景深延拓扩展率与几何光学景深延拓的关系。最后得出结论,在F数一定的情况下,随着探测器分辨率的提高,几何光学景深延拓扩展率与信息光学给出的波前编码光学系统的景深延拓扩展率趋于一致。     

电湿效应变焦光学系统的设计与分析

与传统的通过电机调节透镜相对位置达到变焦目的设计完全不同,提出了一种设计无机械运动变焦光学系统的新方法.利用亥姆霍兹自由能最小化方法推导出适合双液体变焦透镜的杨氏方程,将以气液固三相系统为基础的传统杨式方程扩展到了液液固三相系统.以圆柱结构的双液体变焦透镜为组分设计了一种新型的变焦光学系统,分析了系统在外加电压作用下使焦距变化的同时又能保持像面不变时必须满足的条件.模拟结果表明该系统的变倍比大约可达到1:1.5.     

光纤拉曼放大器的研制及其在城域网中的应用

优化设计了色散补偿拉曼放大器,并将其应用于城域网络中,测试了系统的各项性能,包括光缆的实际衰减,发送端和接收端各点的光功率,拉曼放大器的实际增益,系统极限接受灵敏度,短期和长期误码率,应用前后线路的稳定性,以及不同拉曼放大器抽运功率下可达到的无中继传输距离.在使系统具有高稳定性的前提下,最大无中继传输距离可达到215 km,取得了较好的试验效果,并由此得出光纤拉曼放大器在长跨距的光纤传输系统中有很好的应用前景.     

视觉功能修复的基础理论与关键科学问题

1 前言 失明是对人类生活质量影响最严重的一种残疾.全球视觉残疾有1.4亿人,其中4500万为盲人,全世界平均每5秒钟出现一个盲人.我国视力残疾患者近1300万人,其中盲人约550万,每年还新增盲人45万,不可治愈性致盲疾病(视网膜色素变性、老年黄斑变性、葡萄膜炎)大于30%.盲人复明是我国社会、经济发展的重大需求,挑战失明是时代赋予我们的责任.近年来,全世界的科学家正在研究探索用视觉假体替代视网膜功能,作为进行视觉修复的有效手段.     

白光信息处理的现代进展

本文讨论了作者所提出的白光信息处理系统的基本概念,以及用它在进行复数滤波、信号综合及平行光学处理诸方面的若干研究成果。这种方法既消除了相干系统中不可避免的相干噪声,又保持了相干系统所具有的运算能力。值得指出的是,它还具有相干系统所不具有的独特优点,即由于光源本身的相当广阔范围的光谱分布,对多色信号及彩色图象的处理十分有利和相当有效。它为光学信息处理展示了一个新的具有良好前景的方向。