针对目前超声电机振子主要采用纵振或弯振复合而较少采用扭曲振动的形式, 该文设计了一种弯扭复合模态的超声电机振子, 该振子的振动模态由一阶扭转振动模态和二阶弯曲振动模态耦合而成。采用有限元法对二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率在不同振子尺寸参数下的规律进行分析, 并将这些规律拟合为两个多维函数的基础上, 以提高二阶弯曲振动模态和一阶扭转振动模态固有频率一致性为目标, 采用最速下降法对振子结构进行优化设计。实验结果表明, 优化设计后振子的二阶弯曲和一阶扭转振动固有频率一致性较优化前有明显提高。

该文设计了一种双驱动足直线超声电机, 其振子具有对称圆锥变幅杆的双驱动足结构, 工作模态为相互正交的2个三阶弯曲振动。建立了振子有限元模型, 分析了振子主要结构参数尺寸对2个柱面驱动足模态的影响规律。并基于此以降低2个驱动足工作模态频率差, 提高工作模态与干扰模态频率差为多重目标, 对振子尺寸进行了优化设计。实验测试结果表明, 优化后2个驱动足工作模态频率差降低了67.2%, 所设计的双足直线超声电机最高速度大于320 mm/s, 最大负载大于11 N。

通过激光损伤实验，系统分析了传统研磨抛光加工工艺中表面杂质、刻蚀时间、亚表层缺陷和划痕宽深比对熔石英元件激光损伤阈值的影响。结果表明：擦洗后熔石英元件的激光损伤阈值为21.6 J/cm2，未经擦洗的元件的激光损伤阈值为11.28 J/cm2，受表层杂质影响激光损伤阈值大幅度降低，而有缺陷位置处的激光损伤阈值明显比无缺陷位置处的低。刻蚀时间的增加会使工件表面粗糙度和缺陷尺寸逐渐增大，导致光学元件激光损伤阈值大幅度下降，因此需要合理选择化学刻蚀时间。亚表层缺陷会对入射光场产生调制作用，造成局部区域反射光、散射光及入射光相互叠加，最终导致材料破坏而产生激光损伤。随着刻蚀时间的增加，划痕的宽深比会逐渐增大，可以逐渐减弱划痕对光场的调制作用，从而降低激光损伤发生的概率。

基于压痕实验和连续刚度测量法得到了熔石英材料硬度和弹性模量随压入深度的变化曲线,系统分析了材料由延性到脆性转变的过程,确定了熔石英晶体在静态/准静态印压和动态刻划时产生裂纹的临界载荷和临界深度。渐变载荷刻划实验结果表明,划痕过程诱发的裂纹对法向载荷有很强的依赖性,载荷较小时材料去除方式为延性域去除。随着法向载荷的增加,首先产生垂直于试件表面的中位裂纹和平行于试件表面方向扩展的侧向裂纹,而在试件表面上并没有产生明显的特征。载荷进一步增加后,侧向裂纹扩展并形成了明亮区域,最终诱发了沿垂直于或近似垂直于压头运动方向扩展的径向裂纹,实现了材料的脆性去除。

对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明：兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。

根据工件与抛光盘的相对运动关系及熔石英元件抛光加工材料去除模型，系统分析了转速比和偏心距等参数对材料去除函数的影响。通过理论分析和抛光加工实验，研究了不同工艺参数对低频段面形精度的影响规律。利用高分辨率检测仪器对熔石英元件低频面形误差进行了检测，优选出较佳的抛光工艺参数组合，并进行了相应的实验验证，提出了提高光学元件抛光加工低频面形质量的相应措施。

熔石英光学材料是一种高新技术产品，在现代各领域的应用越来越广泛，特别是航天航空等领域具有大量应用需求。由于其产品的制造难度较大，因此其成品质量的高低就成为人们最为关注的问题，其中尤以亚表层损伤的问题至关重要。论述了几种常用的亚表层损伤检测方法和原理，分析了其优缺点。在此基础上说明了使用荧光共聚焦显微技术来检测光学元件亚表层损伤的可行性和准确性。使用共聚焦激光扫描显微镜对熔石英玻璃试件的亚表层损伤进行了检测实验。对比了角度抛光法所得到的两种荧光量子点亚表层损伤深度，可以明确在一定的加工条件下亚表层损伤的分布情况。使用图像处理软件Image-Pro Plus 6.0 分析了亚表层损伤的分布图像及分布密度，定量的给出了亚表层损伤的基本规律。

We experimentally demonstrate multichannel wavelength multicasting for two nonreturn-to-zero quadrature phase-shift keying (NRZ-QPSK) channels based on four-wave mixing (FWM) in semiconductor optical amplifier (SOA). Through the interaction with the two pumps in SOA, the input two 25 Gb/s NRZ-QPSK channels are successfully simultaneously multicast to five and two new wavelengths, respectively. All the multicast channels are with a power penalty less than 2.5 dB at a bit error rate (BER) of 10-3. A characterization of the system performance using conversion efficiency and BER as figures-of-merit in terms of pump and signal powers is also presented. The results indicate that the pump and signal powers can be optimized to eliminate the introduced deleterious nonlinear components. The wavelengths of the two NRZ-QPSK channels and the two pumps need to be specified to avoid the crosstalk induced by high-order FWM.