激光熔覆层的组织和应力对熔覆层的裂纹控制具有重要影响，而熔覆层的组织和应力与熔覆过程中的预热温度密切相关。本文在铸钢基体表面激光熔覆铁基粉末制备了熔覆层，分析了不同预热温度下熔覆层的组织和应力分布规律。结果表明：预热温度越高，熔覆层与基体之间的元素相互作用越强；当预热温度为100 ℃时，熔覆层中的应力峰值明显降低，平行于扫描方向的残余应力峰值从室温时的594 MPa减小到442 MPa，垂直于扫描方向的残余应力峰值从室温时的579 MPa减小到383 MPa；当预热温度为200 ℃时，应力的降低效果显著减弱；当预热温度为300 ℃，与常温相比，组织应力的影响较大，导致残余应力水平显著提高。

为改善制动盘的热疲劳性能，本文在制动盘用铸钢材料表面激光熔覆了一层铁基涂层，然后采用光学显微镜和扫描电子显微镜等分析了熔覆层及基体材料在热疲劳过程中的裂纹扩展速率、组织形貌演化等。结果表明：激光熔覆层组织存在严重的偏析；在热循环过程中，过饱和的M₇C₃型碳化物成为热疲劳裂纹的快速扩展通道，使熔覆层极易发生脆性断裂，从而导致熔覆层试样的热疲劳性能极差；对熔覆层试样进行850 ℃/5 h的热处理工艺，可以使元素均匀分布，消除枝晶偏析和内应力，而且可使M₇C₃转变为高温性能较为稳定的M₂₃C₆，大幅提升熔覆层的热疲劳性能；热处理熔覆层试样在2000次的热疲劳试验中未发现宏观裂纹，其热疲劳性能远远优于基体材料。

利用激光熔覆的方式将Lc-Sr-31(Fe基)合金粉末堆积在高速列车制动盘铸钢材料表面,以获得具有抗高温氧化性能的Fe基合金熔覆层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪等研究了熔覆层在650 ℃高温下经历不同氧化时间后的氧化膜组织及物相组成,进而得出该涂层体系抗高温氧化腐蚀的机理。结果显示:所制备的Fe基熔覆层与基体材料呈冶金结合状态,且无裂纹、气孔等缺陷;在650 ℃下连续静置100 h后,熔覆层表面形成了致密的Cr2O3和SiO2氧化膜,氧化增重现象不明显;当高温氧化时间延长至200 h后,熔覆层表面出现了较多不连续的FeCr2O4尖晶石氧化物,为基体材料提供持续的抗氧化能力。

基于12通道垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列和12通道PD探测器阵列，设计制作了120Gbit/s甚短距离的12通道并行光发送模块和12通道并行光接收模块。基于电磁场、传输线理论的信号完整性设计，减小了通道间串扰；利用过孔模型分析和阻抗设计，解决信号反射问题；且通过减小金丝直连长度等手段增加了通道带宽。光模块单通道传输速率不小于10Gbit/s，12通道并行总传输速率高达120Gbit/s。并行光模块具有高速率、高集成度以及低成本等特点，为短距离高速率并行光传输系统提供具竞争力的解决方案。

介绍了两种长期储存寿命的考核方法, 通过对晶体管输出型光电耦合器进行加速寿命试验, 记录数据并进行统计分析, 利用寿命模型推算出了晶体管输出型光电耦合器常温下的储存寿命。

为实现球面波干涉检测非球面镜片,得到非球面镜片的完整面形信息,提出了基于标记的Givens变换,实现环形子孔径的精确定位和消旋转的处理。利用求解目标函数最小值的方法精确求解拟合波面以对子孔径数据进行处理,建立了全局优化拼接数学模型。对外径150 mm,内径100 mm的抛物面镜片进行三孔径拼接检测实验,均方根值为0.053 λ。对比补偿器法得到的全口径干涉检测结果均方根值ΔWrms=0.052 λ,相对误差为1.92%。实验结果表明,该方法稳定可靠,降低了传统的环形子孔径拼接干涉检测方法中对导轨的高精度要求。

为实现小口径干涉仪完成较大口径光学平面镜片的测试，得到镜片的完整面形信息，提出了基于标记点的平面Givens 变换，实现了子孔径的精确定位。采用Zernike 多项式拟合对每个子孔径数据进行了消倾斜量的处理。建立了全局优化拼接数学模型。利用该模型进行了九孔径拼接计算机仿真实验，利用该方法得到的PV 值和RMS值的相对误差均在10-6 左右。对直径为150 mm 的镜片进行九孔径拼接检测实验，对比全口径干涉检测结果，PV值和RMS 值的相对误差为0.36%和2.27%。仿真和实验结果证明：该方法稳定可靠，降低了传统的子孔径拼接干涉检测方法中对导轨的高精度要求。

为得到空间光学元件超光滑表面,对超精密气囊抛光方法的去除特性进行了理论和实验研究。以Preston方程为基础,应用运动学原理建立了气囊抛光“进动”运动的材料去除模型,针对抛光气囊工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正; 利用计算机仿真的方法,分析了几个主要工艺参数对“进动”抛光运动去除特性的影响规律,并在超精密光学数控抛光机上进行了正交实验; 仿真和实验结果吻合较好,总结得到4点气囊抛光方法中重要的结论,给出了“进动”角与压缩量的取值范围,以此得到了面型精度RMS值为0.024 λ(λ＝0.6328 μm)的超光滑表面,为开展光学元件气囊抛光工艺研究提供依据。

空间光学元件对面形精度和表面质量有着极高的要求, 气囊抛光采用了新型的抛光工具和特殊的运动形式, 是一种高精度、高效率的光学元件加工方法, 尤其适用于非球面的加工, 具有广阔的应用前景。分析了气囊抛光技术的基本原理及该技术的发展过程, 介绍了气囊抛光相关技术的研究情况和实验结果, 对几项关键技术的研究现状进行综述, 重点介绍材料去除特性、驻留时间控制算法、边缘精度控制以及最新开发的喷液抛光技术的研究情况。

A simplified Coulomb explosion model is presented for the analysis of the explosion dynamics of hydrogen clusters driven by an ultrashort intense laser pulse. The scaling of the proton kinetic energy with cluster size has been studied in detail based on this model. It is found that the maximum kinetic energy the protons acquire in the laser-cluster interaction rises to a peak and then decreases slightly as the cluster size increases, which can be explained very well by investigating the temporal evolution of outer ionization rate of different-size clusters. It is also indicated that there exists an optimum cluster size to maximize the proton energy for given laser parameters. Moreover, taking the cluster-size distribution as a log-normal function distribution into account, the maximum proton energy increases sharply with the cluster size and then levels off before beginning to fall slowly. The inclusion of a cluster-size distribution into the simulations considerably improves the fit with experimental data. These discussions are useful for the optimum-match determination of laser-cluster parameters to obtain the maximum proton energy in experiments.