在离轴多反光学系统的装调过程中，光学对准工作成本高、操作复杂。光学系统的一体化加工制造方法通过在设计过程中加入制造约束避免了离轴多反系统的反复装调。然而，现有自由曲面离轴多反系统的设计方法很少考虑制造约束，设计的光学系统无法满足一体化加工制造的要求。针对这一问题，提出了一种符合制造约束的离轴多反系统自动生成方法。首先，提出了由共圆程度函数和遮拦评估函数构成的制造约束模块，对初始结构的合理性进行判断；其次，通过对离轴多反系统的光路结构进行光线追迹，构建了光学系统初始结构的综合目标搜索函数；然后，以搜索获取的初始结构参数为输入，结合改进的Wassermann-Wolf（W-W）法，提出了制造约束下自由曲面离轴多反系统的设计方法。实验结果表明，所提方法可以在保证较高成像质量的前提下，快速、准确地设计出符合制造约束的自由曲面离轴多反系统。

深度学习和自注意力机制的应用,使语义分割网络的性能得到了大幅提升。针对目前自注意力机制将每个像素的所有通道看作一个向量进行计算的粗糙性,基于空间维度和通道维度提出了一种分组双注意力网络。首先,将特征层分成多组;然后,自适应过滤掉每组特征层的无效基组,从而捕获精确的上下文信息;最后,将多组加权后的信息进行融合,获得较强的上下文信息。实验结果表明,本网络在两个数据集上的分割性能均优于双注意力网络,在PASCAL VOC2012验证集上的分割精度为85.6%,在Cityscapes验证集上的分割精度为71.7%。

为了解决自注意力机制的注意力图计算复杂度高、内存占用大等问题,同时提高语义分割网络的性能,提出了一种基于注意力编码的轻量化网络。该网络用自适应位置注意力模块和全局注意力上采样模块分别对长距离语义依赖关系进行编码和解码,在计算注意力图时先用自适应位置注意力模块排除无用的基组,再获取上下文信息;全局注意力上采样模块用全局上下文信息引导低层特征重构高分辨率图像。实验结果表明,本网络在PASCAL VOC2012验证集上的分割精度达到84.9%,相比分割精度相近的双路注意力网络,本网络的每秒浮点运算次数降低了16.9%,占用的GPU内存减少了12.9%。

通过运用激光加工的方法在三维半球壳表面加工孔径十字环形频率选择单元, 探讨激光加工相比其他加工手段的优势和不同激光加工工艺参数对十字环形频率选择单元加工质量的影响。对球形曲面频率选择单元加工工艺方法进行分析, 介绍激光加工中出现的加工缺陷, 并根据缺陷的特点提出参数化表征量; 对实验件进行单因素参数试验, 分析标刻单元加工质量变化规律并找到合理参数范围; 最后, 根据合理参数范围做参数化试验, 探讨加工质量的改进效果。实验结果表明: 振镜式激光加工速度相较于普通数控加工系统提高了15倍左右, 加工缺陷占比可控制在5%以内。

针对传统反射镜无法消除加工及装配应力, 长期使用后面形精度下降不能满足使用要求的问题, 提出了一种高稳定性空间反射镜支撑结构的解决方案, 进行了具有大容差特性的1.5 m口径高精度空间反射镜工程化研究和创制。依据经验和理论, 完成了初始反射镜组件构型, 反射镜的材料选用RB-SiC, 采用三角形背部半开口反射镜轻量化形式和背部三点膜片型柔性支撑结构。以装配误差0.01 mm的9种工况下反射镜的面形RMS变化量最小为目标, 利用isight软件对反射镜支撑结构的主要尺寸进行了优化设计。最终完成了轻量化率为82.1%, 组件质量为170.23 kg的反射镜的研制。试验结果表明：反射镜在1 g重力作用下, 面形精度RMS优于0.016λ(λ=632.8 nm); 加入0.02 mm强迫位移模拟装配误差, 面形RMS仍然为0.016λ; 在20 ℃±5 ℃温变环境下, 面形RMS变化量在0.002λ范围内; 组件一阶固有频率为101.3 Hz。反射镜组件静态刚度、动态刚度、面形精度以及环境适应性满足空间工程应用要求。

变焦光学系统在连续变焦过程中, 由于变焦曲线的计算和加工精度, 导致实际像面离焦, 成像质量下降。变焦系统的特点是长焦距对应窄视场, 短焦距对应宽视场。将波前编码技术应用于变焦系统, 在系统的光瞳面设置相位掩模,则扩展了原系统的焦深和景深, 使调制传递函数对离焦不敏感, 同时提高短焦距宽视场的边缘成像质量。文章对原系统和应用波前编码技术的新系统的成像特性进行了分析和对比,随后讨论了掩模板的相位因子对系统的景深、焦深延拓以及对像质的稳定作用。仿真显示: 变焦波前编码光学系统对离焦不敏感, 可以很好地扩大系统的焦深和景深、稳定边缘视场的像质, 具有很高的实用价值。

在利用飞秒激光器产生太赫兹波的过程中, 等离子体本身会对太赫兹波能量进行吸收, 其吸收特性在太赫兹波雷达探测、等离子体隐身、电磁干扰研究等方面有着广泛的应用前景。结合理论分析设计了一种等离子体吸收太赫兹波的测量系统, 提出等离子体粒子间相互碰撞吸收是导致等离子体吸收太赫兹波的主要原因, 并在实验测量研究中发现等离子体密度大小、光学透镜焦距长短以及入射飞秒激光与倍频晶体晶轴角度是影响吸收程度的主要因素, 这些研究为等离子体吸收应用提供了更加全面的理论支撑, 有助于推动太赫兹波技术在**及民用领域的快速发展。

XRD光谱分析是研究物质内部结晶结构物质的重要手段。 利用X射线技术分析了不同物料来源和制备方式对生物炭结晶结构特征及其炭化机理。 结果表明: 生物炭均含有d101和d002晶面衍射峰类石墨微晶纤维素炭, 但炭化后析出的盐分随不同物料, 差异较大, 如牛粪、 蓖麻粕以及糠醛渣的CaCO3含量要高于其他生物炭, 而仅牛粪与蓖麻粕含有CaMg(CO3)2。 随温度升高, 玉米秸秆炭中半纤维素优先分解, 然后为纤维素石墨微晶化, 结晶度提高, 向更稳定的碳化合物转化。 其中的矿物盐分随着炭化裂解温度升高, 由稀土类氧化物→醋酸盐类物质→碳酸盐类物质逐步析出, CaCO3的含量也随之增多。 不同炭化方法的炭化机理不同, 先干燥后炭化可促进半纤维素的分解, 高温微波处理则是强烈震荡, 主要促进物质多键断裂分解, 碳酸盐类物质析出相对较少。 通过X射线衍射分析可以很好研究生物炭内部结构结晶特征, 可有效反映其炭化过程裂解机理。

为了提高四轴抛光平台的加工精度，本文针对以气浮平台和旋转台为主要运动方式的四轴抛光平台进行了几何与热综合误差建模与补偿研究。采用激光干涉仪、温度传感器等测量仪器分别对平台X、Z轴在不同温度下的定位误差进行重复测量与分析，证实了不同进给速度对定位误差没有显著影响。得到了四轴抛光平台X、Z轴的定位误差与温度之间的变化规律。基于正交多项式和插值算法分别建立了X、Z轴的几何与热综合误差模型。根据综合误差模型计算出预测数据曲线，并分别对X、Z轴的7组实验数据进行了数据拟合，拟合残差绝对值均不超过0.2 μm。依据预测数据进行了补偿实验。 结果显示，补偿后四轴抛光平台在常温下、温升（60 min）下和稳态下的Z轴定位误差分别降低了93.05%、92.45%、85.71%，X轴定位误差分别降低了89.28%、93.59%、93.33%。实验结果证明本文所提出的综合模型及补偿方法精度高，鲁棒性好。