针对无人机飞行过程中遭遇突发障碍物的规避问题,提出一种改进人工势场(APF)的无人机通用避障机动策略。在障碍规避过程中利用避障机动角设计障碍物斥力系数并加入速度控制项共同改进传统的人工势场;相较于传统设置目标点的无人机避障方法,以虚拟子机的形式实时对无人机施加状态回归力,保证无人机能较快地回归到原始期望状态,并利用模型预测调整无人机的状态回归机动量,避免抖动现象,由此设计出无人机避障机动策略。通过仿真分析证明了所提避障机动策略相比传统人工势场方法避障效率更高。最后将所提策略作为基础模块应用于不同的复杂任务,证明了所提策略具有较高的通用性。

体全息波导显示系统的视场角受限于光栅衍射响应带宽,无法满足人们对大视场显示的需求。为扩展波导显示视场角,基于严格耦合波理论模型分析了波导显示视场角的影响因素,进一步提出了一种可有效扩展衍射响应带宽的双重体光栅波导结构,通过变角度分次曝光法完成光栅制备,并搭建全息波导显示系统。成像结果表明,该显示系统的水平和竖直视场角可分别扩展至33.4°和22.6°,对角线视场角为40.3°。

针对四旋翼飞行器在室内无卫星信号的条件下，飞行器悬停定点时水平方向控制范围精度不高的问题，提出了一种基于Blob分析的四旋翼飞行器悬停方法。所提方法是通过安装在飞行器底部的Openmv机器视觉模块检测而获得水平位置信息，经过干扰信号滤波处理和IMU数据融合校准后获得水平速度，实现了飞行器室内色块定点悬停。实验以PXhawk飞控为测试平台，通过采用增量式PID控制算法得到了较好的控制精度。实验结果表明：基于Blob分析的四旋翼飞行器悬停方法有效地提高了水平偏移精度，水平偏移范围在±5 cm之间，验证了所提方法的可行性。

多芯片LED光源的可靠性分析涉及到光、电、热多个物理场, 高精度的多场分析结果会导致计算资源过多、计算时间过长、计算难度大等问题。为解决上述问题, 本文分别利用传统的有限元算法(FEM)和高效的人工神经网络方法(ANN)进行LED光源温度分析, 并讨论两种方法的优劣性。最后, 通过将FEM分析单一传热物理场的优势与ANN计算时间短、计算资源需求低的优势相结合, 归纳出一种更为高效的方法来进行多芯片LED光源的散热分析。利用该方法, ANN的预测数据与训练数据之间的相关系数达到了0.997 79, 预测结果与实际热分布图有良好的匹配, 计算资源相比传统的FEM方法节约了59％。该方法的应用能够在满足精度的前提下耗费更少的计算资源和时间, 同时提高了分析的灵活性。除此之外, 该方法对求解大功率LED光源寿命等可靠性问题也具有一定的参考价值。

针对早期研制的激光直写装置存在的刻写速度慢、功能不够完善的缺点，重新设计并搭建了一套小型激光直写光刻系统。该系统采用波长405 nm可高速模拟调制的单横模半导体激光器作为刻写光源，结构更为简单紧凑；采用正弦振荡模式控制纳米平台运动，大幅度提高了刻写速度；增加了刻写光源功率校正功能、基于互补金属氧化物半导体(CMOS)相机的样品观察功能、蓝光共聚焦成像功能以及刻录光源功率衰减以实现一般光刻胶刻写的功能。通过记忆调焦数据，刻写蓝光、辅助聚焦红光以及样品观察绿光三束光分时工作，互不干扰。实验表明，该光刻系统可在光敏薄膜材料上进行打点、刻画矢量和标量图形等多种操作，刻写范围200 μm×200 μm，最少用时100 s，刻写分辨率在250 nm以内。

蓝宝石是制作发光二极管(LED)衬底的基本材料，其质量直接影响高亮度LED衬底的晶片制造成品率，对于棒状蓝宝石晶体内部缺陷的检测定位能极大地降低生产成本，提高成品率。针对蓝宝石衬底加工要求，在机器视觉技术的基础上，利用LabVIEW及NI公司的图像采集卡和数据采集卡搭建了一个基于激光光散射层貌术的蓝宝石内部缺陷检测定位系统。系统利用高强度的线状激光照射下缺陷产生的光散射效应对蓝宝石晶体进行逐层扫描和图像采集，运用图像增强、图像分割及图像提取等图像处理手段对采集到的图像进行缺陷提取和分析，实现了对蓝宝石内部缺陷的检测和定位，具有很高的实时性和可视化效果。实验结果表明，该系统能有效地识别出蓝宝石晶体中的散射颗粒缺陷，并对其在棒状蓝宝石晶体深度方向上准确定位。

为解决传统光学检测方法存在的对已刻（干刻）区域无法检测、潜在曝光可能性、系统光路复杂以及灵敏度较低等缺点，提出了一种可用于激光直写光刻自动聚焦的高灵敏度流量计式位移检测系统。详细介绍了系统的原理、系统设计、实验方法以及误差分析等。根据流量传感器检测得到的气流变化，可以判断光刻系统中聚焦系统是否离焦以及离焦量的大小。再将此气流变化量转化为电压值反馈至压电陶瓷(PZT)执行机构，通过执行机构实现自动聚焦。由于喷嘴挡板系统可以建立喷嘴挡板间距与喷嘴内部压力的关系，而流量敏感度要高于压力敏感度，故采用了热线探针来检测系统流量变化。实验证明，该方法能够准确检测系统离焦量，系统测量精度可达100 nm，频率响应可达20 Hz，量程可达20 μm。而且在一定范围内喷嘴挡板间距与空气流量变化具有非常好的线性关系。

报道了一种利用飞秒激光微纳加工技术在非敏化单模光纤中制备的高阶倾斜光纤Bragg光栅（HO-TFBG）。倾斜折射率调制是将聚焦的飞秒激光穿过高阶相位掩模板，并扫描曝光倾斜放置的光纤实现的，其覆盖了全部纤芯和部分包层。该单一HO-TFBG在1200~1700 nm波长范围内可形成三组与高阶Bragg谐振相对应的“包层模式谐振系列”。因此，其携带的信息量远高于紫外倾斜光纤Bragg光栅(UV-TFBG)，其功能性更佳，尤其适用于多传感参数的监控。研究了HO-TFBG的折射率、轴向应变和温度等传感特性。此外，该器件兼具飞秒激光诱导光栅结构的高温稳定性，其在苛刻环境中的化学和物理传感具有潜力。

以被动式毫米波成像为应用背景,研制了一种频带宽4 GHz、中心频率25 GHz的集成直接检波式接收机的原理样机.介绍了接收机的工作原理,设计、制作、测试了原理样机各个功能模块并对整个系统进行了测试.