GaAs基垂直腔面发射激光器在干法刻蚀过程中，台面侧壁形成的缺陷会导致器件出现层结构分层、断裂以及氧化孔不规则等问题。针对该问题，提出了一种干法刻蚀与硫化铵钝化相结合的氧化前预处理方案，研究了硫化铵钝化处理对器件层结构以及氧化工艺稳定性的影响。扫描电子显微镜测试结果表明：器件侧壁层结构的分层现象减少，器件结构稳定性更好；高 Al 层的氧化速率更稳定，氧化孔形状更为规则。将该工艺方案用于制备氧化孔直径为5 μm的940 nm垂直腔面发射激光器，室温下，与传统工艺制备的器件相比，钝化后的器件的斜率效率提高了5%，各器件之间的性能一致性更好。同时，在1 mA的驱动电流下，激光器的边模抑制比可达36 dB，处于单模激射状态。在优化后的氧化工艺条件下，制备了形状规范的氧化孔结构，进一步改善了氧化限制型垂直腔面发射激光器的性能。

为了研究室内二氧化碳（CO₂）体积分数变化以及其与人类活动之间的关系，设计了一种开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）传感系统对室内CO₂体积分数进行监测。采用中心波长为2004 nm的分布式反馈（DFB）激光器作为激励光源测量CO₂的R（16）特征吸收线。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法拟合测量光谱，实现体积分数测量免定标。与商用XENSIV^TMPAS二氧化碳传感器进行对比测量，二者的相关度R²达到0.89。结果显示，室内CO₂每日体积分数均值为4.63×10^-4，略高于室外的CO₂体积分数，并且一天内波动范围在3.86×10^-4~5.66×10^-4之间。室内CO₂体积分数受通风情况和室内人员活动的影响，其每日体积分数变化趋势与人员工作时间高度相关。在人员密度为0.005 人/m³的情况下，测量得到CO₂体积分数的增长速率为2.3×10^-5 h^-1。因此，人员拥挤的室内环境应及时通风，以防止体积分数过高的CO₂引起不适。

随着人工智能技术的不断发展，激光工业制造的智能化已成为重要趋势。机器学习作为人工智能的主要技术之一，已经在相关领域得到了广泛应用，并促进该领域实现巨大突破，推动下一代激光微纳加工技术的发展。为此，本文综述了机器学习在激光微纳加工领域各工艺过程中的重要应用，包括激光微纳加工参数优化与工艺窗口预测、加工过程的实时监测与控制、加工结果的预测以及辅助物理机制的研究，总结并展望了当前已有的机器学习与激光微纳加工交叉方向的改进方案，以及未来可能出现的机器学习与激光微纳加工交叉技术的进一步应用。

相变储能材料应用于建筑保温领域, 以实现温度峰值荷载转移、降低建筑能耗的目的。制备了高度分散的二维蒙脱石纳米片, 利用其孔(空)腔表面吸附作用包覆封装储能材料-石蜡形成了薄壳结构。研究了石蜡浓度和十六烷基三甲基溴化铵浓度等对蒙脱石纳米片及其包覆封装效果的影响规律。分析了相变储能复合材料的热存储性能。将相变储能复合材料应用到建筑保温板中, 通过对相变储能保温板的力学性能和储热调温性能的测试, 表明二维蒙脱石纳米片/石蜡复合相变材料能够在保持保温板力学性能的同时, 有效提升其热阻, 并能延迟峰值温度的出现, 提升了室内居住环境的舒适性。这对新型建筑节能材料的研发和应用具有重要的理论和实践意义。

本文以水热合成法和共沉淀法制备了纳米Fe3O4/皂石复合材料, 并用于去除水中2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线荧光光谱(XRF)等表征手段测试了纳米Fe3O4/皂石复合材料的物相组成、结构、形貌和元素组成, 并考察了纳米Fe3O4/皂石复合材料在不同2,4-DCP溶液浓度、反应时间和pH等条件下对2,4-DCP的去除效果。结果表明, 在皂石表面原位生长的纳米Fe3O4分散较为均匀, 有效降低了Fe3O4的团聚现象。纳米Fe3O4/皂石复合材料在溶液pH值为6时, 对2,4-DCP的最大去除量为178.46 mg/g, 在反应时间为5 min时, 对2,4-DCP去除量达到饱和。纳米Fe3O4/皂石复合材料对2,4-DCP的去除动力学符合准二级动力学模型。在此基础上, 通过液相质谱联用(LC-MS)检测出2,4-DCP被降解后生成了氯酚等中间产物。本研究成果为水中有机污染物的降解提供了一种新型、环保且高效的环境功能材料。

面向大数据存储，总结当前冷数据存储的主要方式及特点，针对长寿命和高容量的需求，介绍飞秒激光永久光存储的概念和基本存储内涵；围绕透明介质材料体内改性的类型，依次介绍三维光存储和五维光存储的历史发展过程；阐述了当前具有双折射特性的存储单元形成机制，超百层的高密度存储技术，225 kB/s单通道、潜在MB/s多通道的快速直写机制；并从纳米区域的电场连续性边界条件和光学衍射极限出发，展望飞秒激光永久光存储在存储容量和写入速度方面的挑战。

本实验旨在构建一种介孔二氧化硅包载白藜芦醇的纳米体系, 并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射、N2 吸附-脱附、差热-热重分析等对包载白藜芦醇前后的纳米体系进行表征分析, 探究其光、热稳定特性和体外不同pH 值缓冲液中的释放规律。结果表明, 制备的介孔二氧化硅包载白藜芦醇纳米体系, 其骨架呈交联网络结构, 孔径、比表面积和孔容分别为10.16 nm、245.73 m2/g和0.79 cm3/g, 负载量可达39.44%, 且负载后其骨架结构未破坏, 并有效提高了白藜芦醇的光、热稳定性。同时, 经过纳米体系负载后的白藜芦醇2 h内释放速率在两种不同pH 值缓冲液中均可达80%以上。介孔二氧化硅包载白藜芦醇纳米体系性能较好, 为白藜芦醇的进一步开发利用提供参考。

通过在完整三角晶格空气孔型光子晶体平板中引入两条空气槽型波导,并在槽型波导中引入折射率随甲烷气体浓度变化的敏感薄膜,设计并优化了一种甲烷与温度双参量传感器。建立光子晶体波导传感分析模型,利用平面波展开法、等效折射率方法、时域有限差分法对甲烷和温度的传感特性进行了理论分析。结果表明,两条传感通道的通带峰值中心波长会随甲烷气体浓度增加发生线性蓝移,而随温度增加出现线性红移。其中,通道1的甲烷传感灵敏度能达到0012 nm,温度传感灵敏度达到169 nm／℃,通道2的甲烷传感灵敏度能达到0010 8 nm,温度传感灵敏度达到166 nm／℃,同时结合双参数矩阵法正好能解决传感交叉敏感问题。

本文在正六边形光子晶体光纤长周期光栅包层空气孔中选择性填充液体材料,设计并优化一种高灵敏度长周期光栅双谐振温度传感器。基于模式耦合理论建立光纤光栅传感模型,发现在包层空气孔填充特定折射率液体材料后,同一光栅周期下,模型分别在短波长、长波长处出现透射谐振峰,然后利用全矢量有限元法在完美匹配层边界条件下对模型的温度特性进行了数值分析。结果表明:当包层空气孔中填充磁流体时,随着温度的升高,左峰(短波长处)中心波长蓝移,右峰(长波长处)中心波长红移,且左、右峰间隔随温度变化曲线近似线性,其温度灵敏度为11.40 nm／℃;当第一层空气孔中填充折射率温度系数更高的乙醇,其他空气孔中填充磁流体时,左、右峰间隔的温度灵敏度为2.99 nm／℃。

为了有效地去除高分辨卫星图像中薄云的影响,提出了一种基于Mallat小波变换的薄云去除方法。对图像进行Mallat小波分解得到高频细 节部分和低频近似部分,根据云噪声在分解系数中处于低频部分而地物信息占据相对高频部分的特点,在小波变换多尺度分析的基础上, 算法在最大尺度低频图像上按照云厚度掩膜值对云区进行线性处理；对于高频子带图像根据尺度的不同运用非线性增强算子进行 不同程度的增强,从而提高图像的清晰度,减小残留云的影响,之后将重构后的图像进行中值滤波以减少高频云的影响。 针对高分一号卫星图像进行了实验。实验证明,该方法在去除薄云的同时很好地保留了图像细节及边缘信息,去薄云效果优于传统小波变换法。