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。