在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中, 产生的自由基会攻击质子交换膜, 使其开裂或形成孔洞, 导致电池失效。常见的改性方法是在质子交换膜(PEM)中添加自由基清除剂材料。基于此, 本文合成了Sn掺杂CeO2自由基清除剂, 通过提高Ce3+浓度来增强其在PEMFC中自由基清除性能, 避免PEM厚度迅速减薄, 从而提高质子PEMFC的耐久性。密度泛函理论计算和试验结果表明, Sn掺杂会引起CeO2产生晶格畸变, 降低氧空位形成能, 促进CeO2中Ce3+的形成。同时, Sn2+的加入可将CeO2-Sn样品中的Ce4+还原为Ce3+, 提升Ce3+的浓度, 从而提高PEM的耐久性。单电池测试结果表明, 经70 h的开路电压衰减测试, CeO2-Sn-5%改性后的质子交换膜组装的单电池电压衰减率最低(18%), 且功率保留率(56%)比其他样品更高, 表明该样品具有更优异的耐久性。

针对高功率脉冲半导体激光器的远场特点, 及激光制导对激光功率密度和光斑均匀性的要求, 给出多孔径空间耦合方案并对其优点进行理论分析; 针对纳米叠层芯片高功率半导体激光器偏振特性, 基于偏振复用的原理, 进行2支高功率半导体阵列激光器的偏振合束研究。通过试验得出结论: 偏振耦合后系统输出光功率几乎2倍于单个激光器输出功率, 采用多孔径耦合及偏振耦合均能满足遥控制导光斑要求。

提出一种基于锥形光纤和光纤F-P腔组合结构的光纤应变传感器。该传感器包含单模光纤拉锥形成的锥区和石英毛细管构建的F-P腔2个应变敏感区域。理论分析了光波在该传感器中的传播过程，获得了该传感器的光强传输函数。由于锥形光纤中激发出的包层高阶模参与干涉，导致传感器干涉光谱具有调制特性。实验获得了该传感器的干涉光谱，通过分析谐振波长偏移或消光比变化对应变实现独立测量，在0～500 με的测量范围内，该传感器的应变灵敏度为14.6 pm/με。利用锥形光纤引发的模式干涉和F-P腔的双光束干涉效应共同作用形成受调制的干涉谱型进行应变传感，应变灵敏度高，同时具备2种独立的应变检测手段(谐振波长和消光比检测)。

在光学工程软件ZEMAX的辅助下，配套采用像元大小为1.75μm的CMOS图像传感器，设计了一款500万像素的手机镜头，镜头视场角60°，F/#2.8，半像高2.87mm,镜头总长为6mm，镜头为3P1G结构，第1、3、4片镜片采用非球面塑料，第2片镜片采用球面透镜。各个视场的横向像差均小于20μm，均方根半径(RMS Radius)都在艾利斑之内，在1/2奈奎斯特频率处绝大部分视场MTF值都大于0.6，可以获得优质的成像效果。

利用ZEMAX光学工程设计软件，设计了一款500万像素的手机镜头。该镜头由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成，其光圈值F为2.85，视场2ω为60°，采用Aptina公司的一款500万像素7.94mm(1/3.2)英寸CMOS作为该镜头的图像传感器，该图像传感器的像素颗粒大小为1.75μm，截止频率为285lp/mm，即为奈奎斯特频率。设计结果显示，该镜头在奈奎斯特频率处，0.7视场以内的MTF值大于0.3，在奈奎斯特频率1/2处视场的MTF值均大于0.5，波前均方差(RMS wavefront error)小于0.1，畸变小于1%。