随着智能化时代的到来，柔性电子由于其极强的共形能力和优异的器件性能，在进一步推动现代化产业发展中取得越来越重要的地位。超快激光技术以其优异的高精制造能力在柔性电子高分辨无损制备上展示出独特的优势和应用前景。本文从超快激光与物质相互作用基本机制入手，着重介绍了当前超快激光在柔性电子领域的四种典型特征功用及其研究现状，并据此总结该领域超快激光应用所面临的挑战和未来发展趋势。

具有深微孔结构的铌酸锂晶体可以成为具有优良光波选择性调制功能的光子晶体器件。然而，目前使用的聚焦离子束刻蚀、化学刻蚀或常规激光制孔等方法很难获得光子晶体所需的高深径比微孔。本文基于飞秒脉冲高峰值功率、超短脉宽的基本特点，通过对光束进行贝塞尔整形以及对光束与铌酸锂晶体的相互作用进行调控和研究，用飞秒单脉冲在铌酸锂晶体内部一步制备出深径比约为700∶1的大面积均匀微孔阵列。测试结果表明，设计并制备的高深径比微孔阵列光子晶体结构对450～510 nm波长范围内的光束具有明显的选择透过性。

针对传统线结构光水下三维成像系统, 无法同时兼顾水下颜色定标、高度定标, 出现的目标色彩失真、三维高度采集精度低的问题, 设计了一套集颜色定标、高度定标于一体的高精度水下目标彩色三维数据采集系统。采用视场融合原理使RGB激光形成一束长线列光源, 实现目标彩色数据同步采集；颜色标定板、高度标定尺集成在定标模块, 并通过伸缩支柱相连, 可实现设备小型化；成像设备可在旋转电机控制下, 实现0°, 90°, 270°三个方向数据采集, 180°方向颜色、高度现场标定；具有实现容易、操作简单、同步定标、平台适应性强的优势, 这将对高颜色保真度、高测量精度水下目标三维立体探测的发展具有重要推动作用。

针对传统的线结构光扫描法无法获得水下目标彩色信息的问题, 提出了一种RGB激光扫描方法, 设计了水下目标三维扫描系统。采用RGB三基色激光合并成一束白光线光源, 经过标定板标定后, 对水下目标进行扫描。CCD相机采集目标彩色信息, 通过计算机算法, 实现了水下目标的三维重建并复原了目标的彩色信息。重建结果表明, 水下目标颜色再现真实准确, 此方法计算量小、扫描速度快、效率高, 可以实时获取并重建水下目标的彩色三维信息。

为了改善水下微光环境下成像效果,提高水下视频的清晰度和灵敏度,设计了用于水下的微光成像光学系统。采用像增强组件增大水下监控系统的灵敏度,同时配合大相对孔径和大视场角的光学物镜及照明光源。基于反摄远结构,通过优化玻璃组合采用10片玻璃设计了一个相对孔径为1/2,水下视场角为50°的水下监控用成像物镜,经过质量评价后表明,该光学系统成像质量较好,MTF在65 lp/mm时对比度达0.5以上,各项性能指标能够满足目前水下监控的需求。

为了实现对水下航行器光学隐蔽深度的实时测量，研制了水下航行器光学隐蔽深度测量系统。根据目标背景对比度的传输理论，分析了目标背景对比度在海水、大气、海面的传输特性，建立了水下航行器光学隐蔽深度模型。基于该模型分析了测量水下航行器光学隐蔽深度所需要的参数，设计了测量海水上行辐照度、海水下行辐照度、海水体衰减性系数、海水漫衰减性系数和水下航行器表面反射率的测量方法，并完成一次海上试验。试验测得良好天气情况下特征尺度为12 m的水下航行器的光学隐蔽深度为25～35 m。试验结果表明，设计的测量系统可以实现对水下航行器光学隐蔽深度测量，并适用于各类潜艇。由于改变了传统的在水面进行深度测量的方式，该系统工作稳定可靠，提高了隐蔽性和对海域测量的准度，可为水下作战决策提供帮助。

针对常见的工业零部件尺寸，基于锥光全息测量原理，设计一套高精度非接触式锥光全息测量系统，并用于测量钱币表面的高度信息。首先记录钱币的锥光全息图，接着对全息图的干涉条纹进行中心线细化处理，用以计算条纹宽度变化量，进而得到被测钱币表面高度的变化。实验结果表明，当物镜焦距为50 mm 时，该测量系统的精确探测范围达到5 mm，测量误差在0.28%之内，验证了该系统设计方案的可行性和准确性。