基于傅里叶变换的高精度条纹细分方法

针对传统傅里叶变换法在提取条纹图相位中存在的能量泄漏问题,提出了条纹图整周期裁剪的方法,可有效抑制能量泄漏对检相精度的影响,提高傅里叶变换法相位计算的精度。在此基础上,提出了一种基于傅里叶变换时移特性的叠栅条纹细分新方法。与传统傅里叶变换法相比,该方法求取相邻两帧条纹图间的相移,只需经过两次傅里叶变换,不需要截取条纹图的基频再逆变换回空域,因此计算量至少减少了一倍,计算速度大大提高。数值计算结果表明,对两束单色平面波形成的条纹,理想条件下细分精度高达10-12量级;对高斯包络调制的条纹,细分精度至少可达10-3量级。     

Line shape parameters measurement and computations for self-broadened carbon dioxide transitions in the 30012 ← 00001 and 30013 ← 00001 bands, line mixing, and speed dependence

Transitions of pure carbon dioxide have been measured using a Fourier transform spectrometer in the 30012 ← 00001 and 30013 ← 00001 vibrational bands. The room temperature spectra, recorded at a resolution of 0.008 cm⁻¹, were analyzed using the Voigt model and a Speed Dependent Voigt line shape model that includes a pressure dependent narrowing parameter. Intensities, self-induced pressure broadening, shifts, and weak line mixing coefficients are determined. The results obtained are consistent with other studies in addition to the theoretically calculated values. Exponential Power Gap (EPG) and Energy Corrected Sudden (ECS) scaling laws were used to calculate the relaxation matrix elements.     

N2O and O3 arctic column amounts from PARIS-IR observations: Retrievals, characterization and error analysis

Ground-based solar absorption infrared spectra were recorded in the Canadian Arctic during the early spring of 2004 using a moderate-resolution Fourier transform spectrometer, the Portable Atmospheric Research Interferometric Spectrometer for the Infrared (PARIS-IR). As part of the Canadian Arctic Atmospheric Chemistry Experiment (ACE) validation campaign, the PARIS-IR instrument recorded solar absorption spectra of the atmosphere from February to March 2004 as the Sun returned to the Arctic Stratospheric Ozone Observatory (AStrO) near Eureka, Nunavut, Canada (80.05°N, 86.42°W). In this paper, we briefly outline the PARIS-IR instrument configuration and data acquisition in the high Arctic. We discuss the retrieval methodology, characterization and error analysis associated with total and partial column retrievals. We compare the PARIS-IR measurements of N₂O and O₃ column amounts with those from the Fourier transform spectrometer (ACE-FTS) onboard the Canadian SCISAT-1 satellite and the ozonesonde data obtained at Eureka during the validation campaign.     

新鲜苹果汁可溶性固形物含量的傅里叶变换近红外光谱检测

用傅里叶变换近红外(FTNIR)光谱透射方式对新鲜苹果汁溶性固形物含量(SSC)进行了快速定量分析。实验共测定了60个果汁样品的SSC,并采集了样品的近红外光谱数据。42个样品用来建模,剩下的18个用来验证模型的性能。对实验室测得的SSC与FTNIR光谱数据进行相关性分析,以TQ 6.2.1定量分析软件中集成的主成分回归法(PCR)和偏最小二乘回归法(PLS)建立了检测模型。该研究对比了不同光谱范围内建立的检测模型的性能。根据预测平方根误差(RMSEP)和相关系数(r2)进行不同模型的预测性能,最好的新鲜苹果汁SSC预测模型的RMSEP＝0.603 0Brix,r2＝0.997。结果表明FT-NIR可以作为一种可靠、准确、快速的无损检测方法来评价新鲜果汁的可溶性固形物含量。     

线型优化最大熵线性预测方法自回归模型三种求解方法的比较

采用三种方法：修正协方差法MCOV(Modified Covariance Method)、递推极大似然估计法RMLE(Recursive Maximum Likelihood Estimator)和伯格法(Burg Method)求解线型优化最大熵线性预测方法中的自回归模型系数,并且在不同求解方法情况下,将阶次、信噪比对光谱复原的影响作了详尽的比较.研究结果表明:在线型优化最大熵线性预测方法的自回归模型系数三种求解方法中,修正协方差法要优于递推极大似然估计法和伯格法.     

干涉型表面等离激元显微术成像的研究

运用Matlab系统地模拟了信号光相位与样品的厚度和折射率之间的对应关系,为干涉型表面等离激元显微术提供了理论依据,同时证明了基于相位探测的干涉型表面等离激元显微术相比基于强度探测的表面等离激元显微术具有更高的纵向分辨率,而且为生物化学方面的动态变换过程的实时监测提供了一种新方法.     

一种用于衍射光元件优化设计的快速算法的研究

讨论了傅里叶迭代算法对初始相位敏感的缺陷机理,提出用伪随机相位编码作为傅里叶迭代算法初始值的改进算法来克服相位敏感缺陷。改进算法具有加快迭代收敛速度、提高恢复图像强度准确性的优点。将该算法产生的任意期望图样的相位全息图写入纯相位液晶空间光调制器上,在远场成功地再现了期望图样。算法迭代10次可产生衍射效率接近85%的一幅相位全息图。作为一种快速相位恢复算法它在相控阵激光雷达以及光束敏捷偏转等领域有重要意义。     

CCD抽样对傅里叶变换轮廓术的影响

从傅里叶变换轮廓术(FTP)原理入手,分析了傅里叶变换过程中频谱的产生,给出了CCD像元信号强度及其经抽样后的变形条纹的表达式,得出了变形条纹的傅里叶频谱式,其频谱是原连续函数的频谱在频域内的无限重复,即"频谱岛"。频谱中除了基频外,还产生了二级、三级等的高级频谱。给出了抽样条件及满足抽样条件的方法:当抽样频率与光栅基频的比值m>4时可以恢复物体的面形,反之不能;减小抽样间隔可以使m>4。给出了实验结果:当m=2.0883时,物体面形没有恢复;当m=16.6667时,物体面形得到了恢复。实验结果证明了理论分析的正确性。     

有损压缩JPEG在载频条纹图分析中的应用研究

探讨了基于JPEG的有损压缩方法在载频条纹图分析中的应用前景。简介了当今流行的JPEG有损压缩技术和傅里叶变换轮廓术。使用专业软件对傅里叶变换轮廓术中拍摄的载频条纹图进行各种压缩比的压缩,解压后再解调出相位,与未经压缩的原图解调出的相位进行比较。将其相位误差与相位移法解调出的相位误差进行了对比,指出相对于相位移法而言,傅里叶变换轮廓术具有滤波的作用,对其拍摄的载频条纹图,应用JPEG压缩算法是可能的,解调出来的相位误差更小。     

不同形式非线性薛定谔方程及其分步傅里叶法求解

讨论光通信中脉冲的准单色光光场的正负频表示,正负频形式的傅里叶变换,正负频形式的非线性薛定谔方程及它们之间的关系.尤其在脉冲频谱的求解问题中,如果采用负频形式的非线性薛定谔方程则必须选取负频形式的傅里叶变换;如果采用正频形式的非线性薛定谔方程则必须选取正频形式的傅里叶变换.采用分步傅里叶法对具体实例进行数值求解,验证了讨论结果.