本文构建了Co 质量分数分别为6%、8%、10%和12%的WC-Co/SiC/Diamond金刚石涂层硬质合金界面模型, 利用分子动力学方法模拟了不同沉积温度对其界面结合强度的影响, 从黏附功及键长分布两个方面进行具体分析。黏附功分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型在七个沉积温度下所包含的两种界面的黏附功值均为最高值, 并且在不同沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型所包含的WC-6%Co/SiC界面、SiC/Diamond界面的黏附功分别在1 123、1 173 K时最大, 为2.468、5.394 J/m2。键长分布概率分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, 在任一沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型各界面处键长分布范围的最大值较小, 且在1 123 K时在WC-6%Co基体上沉积SiC中间层, 在1 173 K时在SiC中间层上沉积Diamond涂层后, 该界面模型界面处的键长最短, 键能最大, 界面结合性能最好。

为了在红外成像系统中实现高效的自动对焦功能，深入分析和讨论了红外成像系统中自动对焦功能的优化方法及特点。结合具体的工程化应用，提出了一种对图像清晰度评价函数局部随机起伏噪声的估计方法，该方法可以提高自动对焦功能的可靠性，通过将图像清晰度评价函数的灵敏度作为反馈量引入爬坡过程，优化了爬坡算法的收敛速度。其优化方法在工程应用中的实施效果，验证了设计的正确性，优化方法的有效性。

基于金属纳米结构而获得随机激光的增强, 其独特的性质及其潜在的应用价值具有重要的研究意义, 在表面增强荧光、 光学开关器件、 表面等离子激元激光等方面实现了较多应用。 报道一种快捷有效的制备纳米颗粒的手段并基于该纳米颗粒结构分析了染料掺杂聚合物薄膜涂覆的随机激光现象和规律。 利用离子溅射沉积和高温热处理在石英基底上制备了Au纳米颗粒, 改变溅射时间Au纳米颗粒的尺寸发生可控变化, 该方法便捷、 工艺简单。 研究采用40, 80和120 s三种不同的时间进行Au膜溅射并在650 ℃下高温处理, 得到粒径尺寸不同的Au纳米颗粒, 随着溅射时间延长Au纳米颗粒的尺寸逐渐变大。 通过涂覆有机荧光染料DCJTB掺杂的PMMA聚合物薄膜构建光致激射系统, 利用纳秒脉冲激光对样品进行激发, 得到随机激光并研究其出射光强度和阈值的变化规律特征。 40, 80和120 s三种溅射时间下所得Au纳米颗粒的平均粒径尺寸分别为230, 250和390 nm, 在532 nm激光激发下产生随机激光的阈值分别为20.5, 17.5和12.5 μJ·pulse-1。 Au纳米颗粒尺寸越大、 粒子间距越小时, 光子散射的平均自由程越短, 光在金属颗粒之间可以多次有效散射, 从而显著提高散射效率, 产生较低阈值的激光发射; Au纳米颗粒的吸收峰与染料的荧光峰恰好匹配时, 将会显著增强染料的荧光效应, 激发更多染料分子发生能级跃迁, 增加光子态密度, 获得峰值更高、 阈值更低的激射现象; 泵浦光不破坏染料分子的情况下, 可以多次循环泵浦获得激光, 染料分子的发光效率随着多次激发略有降低, 有助于随机激光器件的研究开发。 实验研究结果与理论分析相一致, 进一步明确了Au纳米颗粒对光子散射和等离子共振对光吸收增强的随机激光发射机理。 该研究以Au纳米结构对光子的强散射效应为增益, 通过理论分析和实验测量获得随机激光, 为实现高效率、 低阈值的随机激光研究提供了一种便捷的技术手段, 有望促进随机激光器件的开发和应用。

空间辐射基准对卫星观测气候变化的研究具有重要意义,空间辐射基准的建立不仅可以提高卫星自身观测的相对精度,而且还能通过基准传递来满足其他卫星的在轨溯源需求,用于基准传递的空间高光谱基准遥感器的光谱分辨率对传递相对精度有重要影响。分别利用MODTRAN模式和AER LBL模式的模拟结果作为高光谱遥感器的太阳反射波段和地球热发射波段的代理数据,分析了光谱采样对光谱辐射观测结果的影响以及光谱采样差异引起的辐射基准传递的不确定性。考虑5种下垫面和6种大气条件,对比了不同光谱采样间隔下光谱辐射的差异,并利用敏感性实验的方法,以MERSI-II为目标遥感器,评估了空间辐射基准交叉传递的光谱不确定性。结果表明:光谱采样间隔越大,光谱辐射的差异越大,在气体吸收区、绝对辐射低信号区、近紫外太阳光谱暗线区的最大辐射差异可达100%;在大气窗区,当太阳反射波段的光谱采样间隔优于4 nm时,基准传递的不确定性小于0.3%,当地球热发射波段光谱的采样间隔优于2 cm ^-1时,不确定性可小于0.1 K;在近紫外太阳光谱暗线区和气体吸收区,太阳反射波段的基准传递对光谱采样十分敏感,当采样间隔为4 nm时,中心波长为1.38 μm的通道的不确定性可达40%,当地球热发射波段在7.2 μm水汽弱吸收区时,光谱采样间隔优于0.8 cm ^-1才能满足不确定性小于0.1 K的需求。

微纳光子结构研究随着光子学、 半导体物理学及微加工技术的发展而逐渐蓬勃开展, 并在其结构、 理论、 制备技术等方面取得了系列进展。 受限于目前的微加工技术水平, 要成功制备大尺度、 高质量的光子材料仍然存在着一定挑战。 激光全息光刻技术作为一种简便快捷的微结构制作技术已经发展成为一种经济快速制作大面积微纳超材料及光子晶体模板的重要手段。 介绍了激光全息光刻技术的原理, 详细阐述了该技术在制作三维面心立方、 木堆积结构、 金刚石结构光子晶体以及光学周期类准晶、 手性超材料、 周期性缺陷结构等微纳光子结构中的应用研究进展。 激光全息光刻技术成功制作微纳光子结构为光子材料在更多领域的广泛应用提供了基础和方法。

为进一步优化激光全息干涉实验中的光束参数，获得性质稳定、品质优良的光子结构，基于多光束干涉理论，以2束和3束线偏振光干涉为例，定量和定性模拟了光强与偏振的非均匀性对全息干涉结构的影响。结果表明，随着光束偏振角度差值和光强非均匀性的增大，衬比度呈现递减的趋势，且光束入射角越大，这种影响越小。三束光干涉中偏振和光强变化改变光束的波矢差，从而改变干涉格点形状和衬比度。为全息干涉实验中光强与偏振的控制和调谐提供了理论指导，可促进光学微结构的制备和优化。

孔雀羽毛是生物结构色的典型代表。 作者采用扫描电镜和光纤光谱仪观察了羽毛表面结构和反射光谱, 低倍SEM表面观察结果表明孔雀尾羽“眼斑”处艳丽的色彩源于光子晶体的微结构特性, 不同的色彩部位源于微结构不同的表面形状及不同的结构周期; 反射光谱表明, 反射光谱的峰位随着入射角度的改变而改变, 填充液填充后反射峰位发生移动。 该研究为制作类似孔雀羽毛光子晶体结构的功能复合材料提供了依据。

根据多光束相互干涉理论，计算模拟了手性螺旋结构以及相关影响因素。模拟结果表明相干光束之间的夹角、偏振态、偏振方向以及光束相位差等参数，对于干涉形成的三维螺旋结构均有不同的显著影响。研究结果为螺旋结构的实验制备提供了理论指导，可促进手性超材料的研究及应用。