采用顶部籽晶溶液生长法成功生长出尺寸为42 mm×20 mm×18 mm的高光学质量的紫外非线性光学晶体K3B6O10Br(KBB)。根据其结构对称性要求，将KBB晶体定向加工成不同的器件切型，系统表征其光电性能。对KBB晶体电弹常数进行了系统的表征，受微观结构影响，压电常数各向异性较大，最大的压电常数d33=6.69 pC/N。KBB晶体具有良好的激光频率变换、电光及压电性能，在光电子领域显示出潜在的应用前景。

由于热障涂层体系结构的复杂和服役环境的恶劣, 极易导致涂层发生界面分层、宏观断裂和剥落失效。首先利用声发射技术实时监测了热障涂层在三点弯曲载荷下的失效过程, 结合微观形貌特征、声发射参数分析、K-means聚类分析识别了热障涂层损伤失效模式。然后利用Fourier变换、小波包变换等分析了4种失效模式的波形特征, 其中宏观断裂或剥落失效信号无明显频带, 而基底变形、表面垂直裂纹、剪切型界面裂纹、张开型界面裂纹对应的频率分布范围分别在62.5~125.0 kHz、187.5~250.0 kHz、250.0~312.5 kHz、375.0~437.5 kHz。采用机器学习的方法对原位声发射信号进行了深度处理, 提取小波能量系数作为机器学习反向传播神经网络的特征向量, 结合收敛曲线、混淆矩阵、受试者工作特征曲线、F1值评价了该模型优劣性, 实现了对于热障涂层失效模式的判别, 为热障涂层失效预测和寿命评估提供参考价值。

在催化剂载体和吸附等领域, 具有介孔结构的片状镁铝尖晶石因比表面积大、活性位点丰富、不易团聚等特性, 受到越来越多的关注。以铝丝为铝源、镁粉为镁源、无水乙醇为溶剂, Na2MoO4为熔盐, 采用熔盐辅助非水解溶胶-凝胶法制备多孔片状镁铝尖晶石。借助X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜等测试手段研究了热处理温度及保温时间对镁铝尖晶石合成与形貌的影响, 运用透射电子显微镜(TEM)观察片状晶体的微观结构, 采用氮气吸附脱附测试对样品的比表面积和孔径进行了表征。结果表明: 热处理温度和保温时间均对镁铝尖晶石形貌有较大影响。优选热处理温度为900 ℃, 保温时间为8 h, 可制备出具有介孔结构的片状镁铝尖晶石, 片的长度为140~160 nm。所制得样品的比表面积为76 m2/g。TEM和氮气吸附脱附曲线测试结果表明, 样品存在明显的介孔结构。为制备多孔片状镁铝尖晶石提供了一种新思路。

三防漆是一种广泛应用在印刷电路板（PCB）的保护性涂层, 可以有效保护PCB使其免受恶劣环境的损害。 三防漆的厚度是评价三防漆涂层质量的关键指标, 因此需要对三防漆涂层进行厚度检测。 提出了将谱域光学相干断层扫描成像技术（spectral domain optical coherence tomography, SD-OCT）与图像分割算法相结合, 实现对三防漆涂层厚度快速无损测量。 为了提高测量精度, 选用了宽带SLD光源（带宽: 180 nm）来设计SD-OCT系统, 系统轴向分辨率达到1.72 μm。 同时设计了基于边缘跟踪的涂层分割算法来实现三防漆涂层的快速准确分割。 为了评估所设计方法的准确性, 利用传统的金相切片方法进行了三防漆的厚度测量, 将测量结果与该方法测量结果进行比较, 分析了两种方法检测到的涂层上下边界吻合程度以及厚度差异。 此外, 还将所提出的涂层分割算法与我们组之前研究的基于图像梯度的边缘检测算法进行对比, 分析了两种方法在测量结果的准确性和运行效率方面的差异, 以此来评估该方法的优劣势。 结果表明, 所设计的三防漆厚度测量方法与传统的金相切片方法的测量结果具有很好的一致性, 可以准确地实现三防漆的厚度测量; 基于SD-OCT系统的三维成像能力可以直观地看到三防漆厚度地形图, 克服了传统的金相切片方法无法进行区域性的三防漆厚度测量的缺陷; 相比之前提出的基于图像梯度的边缘检测算法, 此方法测量结果更加准确, 效率显著提升, 具备实时测量的潜力。

为了抑制陀螺仪的非线性、非平稳噪声,提出了一种改进的基于集合经验模态分解(EEMD)的降噪方法EEMD-M。首先,通过EEMD阈值滤波得到信息主导和噪声主导的固有模态函数(IMF)分量;将EEMD应用于第一次阈值滤波中被丢弃的IMF分量,提取信号的细节信息;采用去趋势波动分析(DFA)法定义每一个IMF分量的尺度指数,实现二次分解中有用分量的进一步提取;将两次滤波得到的有用IMF分量进行重构,得到降噪后的信号。为了验证EEMD-M的有效性,进行了实测数据的降噪实验。结果表明所提EEMD-M优于经验模态分解(EMD)降噪、DFA-EMD降噪、EEMD降噪和小波分析方法。实测数据的均方误差降低了82.9%,随机漂移得到明显抑制,这验证了EEMD-M的可行性和优越性,提高了微机电系统陀螺在光学图像处理中的稳定性和可靠性。

针对极化SAR图像训练样本数目较少问题以及极化SAR图像同质区域较多的特性,提出了一种新的两层分类框架,结合了稀疏自编码器和边缘保持的Wishart马尔科夫随机场对极化SAR图像进行分类.该框架包括个步骤,第一个步骤使用稀疏自编码器来获得一个初始分类；第二个步骤使用边缘保持的Wishart马尔科夫随机场对第一层的分类结果进行修正.在应用Wishart马尔科夫随机场的过程中,由稀疏自编码器分类得到的边缘得以保持,并且提出了新的分类错误纠正策略确保分类的准确性.因此,通过稀疏自编码器得到的精确分类边缘可用于不同的区域并且在应用Wishart马尔科夫的过程中得以保持.和其他分类方法相比,该方法得到较高的分类精度,证明了新方法的有效性.

利用电子束蒸发技术制备了氧化铪薄膜, 并分别用氧气氛下退火和激光预处理两种后处理方法对样品进行了处理。介绍了两种后处理工艺和相关的设备, 测试分析了样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值。对比了两种后处理方法对降低吸收和提高激光损伤阈值的效果, 讨论了它们的作用原理。实验结果表明,激光预处理能有效降低样品的吸收值, 提高样品的抗激光损伤阈值。采用一步法(50%初始损伤阈值)预处理后, 三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13 J/cm2提升到15 J/cm2; 采用两步法(依次50%、80%初始损伤阈值)预处理后, 三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13 J/cm2提升到17.5 J/cm2 , 损伤几率曲线整体向高通量区域平移。

针对传统的激光诱导损伤阈值测试中存在的耗时问题, 提出了一种利用单发次、大口径光束的介质膜损伤阈值的快速测定方法。该方法以图像处理为基础, 通过坐标变换和栅格压缩, 建立了样品辐照区域内损伤分布与光斑强度分布之间的精确对应关系。基于对大口径光斑辐照区域内损伤信息的快速提取和统计方法, 通过单次激光辐照, 获取了待测区域的损伤阈值。根据此方法搭建了单发大口径光束损伤阈值测试平台, 并对HfO2/SiO2高反射膜损伤阈值进行了单发次测定的验证。

激光弱吸收是导致光学薄膜损伤的重要原因.在(5～43)mPa的氧分压下制备并测试了一组HfO2薄膜.实验发现,当氧分压小于20 mPa时,薄膜弱吸收越大,损伤阈值越低;当氧分压大于20 mPa时,薄膜的损伤阈值与弱吸收并不一一对应,具有较高弱吸收的薄膜可能同时具有较高的损伤阈值.建立了缺陷模型,采用有限元法模拟了缺陷对弱吸收测量和损伤阈值测量的影响,分析了缺陷尺寸、密度、吸收系数对弱吸收和损伤阈值的影响.研究结果显示,吸收系数高于薄膜1 000倍的缺陷可以降低薄膜的损伤阈值1 000倍,却并不影响薄膜的弱吸收.缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值测试有完全不同的影响,是导致某些薄膜弱吸收与损伤阈值背离的原因.

为了快速获取大田玉米作物长势信息, 基于多光谱图像开展了大田玉米叶绿素指标的非破坏性诊断研究。应用自主开发的2-CCD多光谱图像感知系统, 在田间采集玉米冠层可见光［Blue(B), Green(G), Red(R);400～700 nm］和近红外(Near-infrared: NIR, 760～1 000 nm)图像, 并使用SPAD同步测量样本叶绿素指标。采集后图像经自适应平滑滤波处理后, 进行图像玉米植株提取。为了选择最优算法实现玉米植株与杂草、土壤背景的分割, 首先比较了最大类间方差(OTSU)分割算法和局部阈值处理分割算法, 选取了基于局部统计的可变阈值处理方法对玉米NIR图像进行初步分割, 进而采用区域标记算法进行精细分割, 分割准确率达95.59%。将分割结果应用于玉米植株可见光图像R, G, B各通道, 从而实现了玉米植株多光谱图像中可见光图像的整体分割。基于分割后R, G, B和NIR四个通道的玉米冠层图像, 提取了各通道图像灰度均值(ANIR, ARed, AGreen和ABlue)并计算了归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)和绿色归一化植被指数(NDGI)作为光谱特征参数, 建立了玉米冠层叶绿素指标诊断的偏最小二乘法回归模型。结果表明, 建模R2达0.596 0, 预测R2达0.568 5, 该方法通过玉米多光谱图像特征参数评估叶片叶绿素含量, 可为大田玉米长势监测提供支持。