在理论分析的基础上，利用光电二极管的固有结电容和可变电感构成共振电路实现光电探测。通过精简电路并对电路板进行精密布板设计，降低由原内部混频电路带来的杂散寄生电容的影响；利用选定低噪声芯片、低转换损耗混频器及滤波器隔离噪声，构建高信噪比的集成化共振型光电探测器（RPD），并实现了对特定调制信号的高效探测。实验结果表明：在相同条件下，RPD增益在共振频率下比商用宽带探测器（BPD）高大约30 dB。利用RPD获得的锁腔误差信号的峰峰值是BPD的16倍，其误差信号的信噪比比现有BPD高18 dB左右。可见，此RPD能够为高性能压缩态光场制备提供器件支持。

钛以其优异的力学性能和良好的生物相容性而被广泛用于制造医疗植入体。为提高钛在人体内的稳定性、抗菌性等，需对其表面进行修饰改性。本研究采用飞秒和皮秒激光在钛表面加工出微凹槽和微凸起结构，对比了两种激光技术在钛表面加工的微凸起和微凹槽结构在表面形貌、亲疏水性和生物相容性等方面的差异。表面形貌、轮廓、元素的表征结果表明两种激光加工结构的尺寸主要受能量密度的影响，而形状受光斑重叠率的影响较大，皮秒激光加工表面的氧含量较高。由于飞秒和皮秒激光改性钛表面微织构形貌的差异，水接触角(以下简称“接触角”)从初始的40.25°分别降为9.88°和0°。通过对比样品在空气、真空、生理盐水中保存3 d后的表面接触角发现，皮秒激光加工样品表面能保持稳定的超亲水性；经硅烷处理后，飞秒激光改性表面的接触角可达152.80°，而皮秒激光改性表面的接触角为146.38°。细胞黏附和增殖的实验结果表明飞秒激光加工的微凸起或微凹槽线阵有利于细胞的黏附和排列，而皮秒激光加工的微凸起或微凹槽线阵有利于促进细胞的铺展和迁移。

电磁波传播过程中的等离子诱导透明效应以其强烈的色散特性在慢光器件、光动态存储器件、高灵敏度传感器等方面有着广泛的应用前景,而亚波长周期超表面成为了实现此效应常用的手段之一。如何有效调控由亚波长周期超表面与外场相互作用而产生的等离子诱导透明效应则成为了研究的热点。采用太赫兹时域光谱技术对放置在平行平板波导中的等离子诱导透明超表面进行了系统研究。在外部横电模式的激励下,通过改变超表面的结构参数,在理论和实验上实现了基于平行平板波导-超表面系统的等离子诱导透明效应的有效调控。另外,还通过表面电流和电场绝对值分布的模拟对等离子诱导透明效应调控背后的机制进行了探究。所得结果可以为基于等离子诱导透明效应的可调控电磁器件的设计提供一种新的思路。

首先采用有限元法数值计算了铜膜内的电子温度和晶格温度分布变化, 揭示了铜膜内电子非平衡热输运时间随飞秒激光光束参量的变化情况。仿真结果表明, 铜膜内的电子非平衡热输运时间会随着泵浦光束数量及脉冲能量密度的增加而增加, 并且使用三束飞秒泵浦激光作用时, 电子非平衡热输运时间比单脉冲作用时的电子非平衡热输运时间增加了3倍。其次使用三束飞秒激光泵浦的泵浦-探测实验系统进行验证。实验结果表明: 通过用具有一定延时的三束飞秒泵浦激光作用铜膜时, 铜膜表面的瞬态反射率出现三次突变, 使电子非平衡热输运时间得到极大延长, 从而大幅度消除激光加工热障, 并提高加工的质量、精度和效率。

针对激光冲击强化铝合金焊缝过程中存在多场耦合导致残余应力变化幅度大、实时表征难的问题，采用ABAQUS非线性有限元软件建立了激光冲击强化7075-T6铝合金板材焊接件的有限元模型，模拟计算焊缝在激光冲击强化前后的残余应力场分布，重点分析了激光冲击强化对焊缝的横、纵向残余应力场的影响规律，并对焊缝的激光冲击强化工艺参数进行优化。研究结果表明，焊缝表面为残余拉应力场并且分布不均，激光冲击强化使得焊缝的拉应力状态转变为高幅压应力状态；优化激光冲击强化工艺参数(如激光能量、激光光斑尺寸、搭接率)，可以明显改善焊缝区域和热影响区的残余应力分布；当激光光斑搭接率为50%至70%时，残余应力分布趋于均匀，可以有效消除“残余应力洞”现象。

采用Nd:YAG激光对7075-T6铝合金进行激光对接焊试验，利用超声波探伤仪对对接焊试块进行探伤并获得对接焊试块的波形图，并用经验波形分析方法对波形图进行分析，得到不同焊接工艺参数下典型的超声波回波特征，建立了激光对接焊工艺参数与回波特征的对应关系。试验结果表明：激光器电压、激光离焦量和焊接移动速度对铝合金对接焊焊缝质量有着重要的影响。分析超声波探伤回波的波形，获得了7075-T6铝合金激光对接焊的最佳工艺参数。该技术为焊缝质量检测提供了一种新方法。

研究了扩散方块电阻及印刷栅线宽度变化对太阳电池电性能的影响，根据初步实验结果提出假设，通过进一步实验进行验证。结果表明：适当地提高扩散方阻、降低栅线宽度，有利于短路电流及效率的提升。但受限于串联电阻的增大，方阻及线宽存在一个最优值，通过Matlab软件建立模型进行模拟，求出最优解。证明了扩散方阻需要与栅线宽度很好地匹配才能达到理想的效果。

采用高能量激光束对AISI 8620合金钢表面进行冲击强化，利用CETR UMT-2摩擦磨损试验机对激光冲击试样表面进行磨损试验，并用扫描电子显微镜观察磨痕表面的形貌，研究激光冲击强化技术对AISI 8620合金钢耐磨损性能的影响。结果表明，激光冲击在AISI 8620合金钢表层形成残余压应力层，虽然残余压应力会降低氧化磨损和粘着磨损的抗性，但是会增加疲劳磨损的抗性，使AISI 8620合金钢试样的耐磨性提高1倍，多次冲击耐磨性能会更好。随着载荷的增加，激光冲击的AISI 8620合金钢试样的平均摩擦系数呈现先缓慢减小后缓慢增加的趋势。