近年来人们对具有安全驾驶、智能控制功能的汽车需求增长，使智能驾驶汽车快速发展起来，激光雷达作为智能驾驶的核心传感器之一得到广泛的关注，其中MEMS激光雷达具有高帧率、高分辨率、体积小、成本低的优点，是国内外车载激光雷达的主要发展趋势之一。光学系统是MEMS激光雷达重要组成部分之一，分为发射光学系统和接收光学系统，本文基于镜面直径5mm的二维MEMS振镜设计了发射光学系统，将25W的半导体激光器准直为弧矢方向发散半角为1mrad，子午方向发散半角为3mrad的光束; 设计了大相对孔径为1∶1、焦距为11.01mm的镜头作为接收镜头，并提出采用放大倍率为2.2的纤维光锥与16线APD阵列探测器耦合，扩大接收光学系统的视场; APD阵列探测器采用选通模式，提高雷达系统的信噪比。基于此设计结果搭建激光雷达样机，实验验证系统探测距离可达45m，全视场角40°×10°。结果表明系统可一定程度上提高激光雷达探测距离和视场角。

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法, 计算了Mn4Si7及Mo掺杂Mn4Si7的电子结构和光学性质。计算结果表明Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.804 eV, Mo掺杂Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.636 eV。掺杂使得 Mn4Si7费米面附近的电子结构发生改变, 导带底由Γ点转移为Y 点向低能方向下偏移, 价带顶向高能方 向上偏移, 带隙变窄。计算还表明Mo掺杂 Mn4Si7使介电函数、折射率、吸收系数及光电导率等光学性质增加。

分析各种形式的大口径轻量化主镜方案, 确定了主镜六边形轻量化孔及结构设计, 从理论上确定了轻量化的结构参数, 主镜的轻量化率为90.3%。采用有限元方法分析轻量化主镜的自重变形以及热变形的情况;根据主镜的云图进行分析, 通过分析镜面应力变形从而确定最佳的轻量化结构参数。研究有利于控制镜面变形, 可以作为轻量化设计参考。

为了研究投射式电容触摸屏电极图形对灵敏度的影响, 实现从电极图形的设计上改进触摸屏的灵敏度, 采用有限元分析理论, 先对一些常见的电极图形进行仿真分析, 并在此基础上新设计几种类型的触摸屏电极, 通过对不同电极图形触摸屏的仿真, 验证了电极图形与灵敏度关系。实验结果表明: “十字”、“米字”、“雪花”电极分别比菱形电极的灵敏度增加了1.122%、4.149%、5.779%, 改进后效果最好的“新雪花”电极的灵敏度比菱形电极增加了12.481%, 且高灵敏度区域面积大大增加。研究得出的电极图形和触摸屏灵敏度之间的相互关系对高灵敏度触摸屏的设计具有重要的应用价值。

为满足微波管放大器对宽频段输入窗的需求，并保证馈源的真空密封需求，提出并设计了一种适用于宽频段微波放大器的同轴输入窗。该宽频段同轴输入窗采用渐变圆环形陶瓷，材料介电常数为9.3，窗片厚度为2.5 mm,内径为2.14 mm，外径为5 mm，渐变段长度为6.5 mm。利用三维高频电磁仿真软件CST对其建模分析，并对同轴内外结构尺寸和陶瓷渐变结构进行优化仿真，得出该宽频带同轴输入窗能够在10～45 GHz频带内实现插入损耗小于0.5 dB。

简要分析了影响稳瞄系统稳定精度的因素以及系统的性能需求。针对经典PID控制算法在该系统上存在的缺点和不足, 设计了一种基于量化因子和决策因子自修正的模糊PID控制器, 利用子模糊系统自适应调整量化因子和决策因子。实验结果表明, 该方法克服了经典控制算法存在的不足, 能有效地隔离载体扰动, 系统的稳定精度和动态性能都得到了显著提高。

针对装甲车辆稳瞄系统中存在摩擦力矩、参数漂移等非线性扰动因素造成系统性能下降的问题, 设计一种基于扩张状态观测器(ESO)的积分滑模控制策略。在基于状态变量的滑模面中引入了误差积分补偿项, 有利于降低系统的稳态误差, 同时突破了常规滑模控制中被跟踪信号的各阶导数均需已知的限制;利用ESO对系统内外扰动进行观测补偿, 减小了滑模控制所需要的切换增益, 削弱滑模控制容易出现的抖振现象。仿真及实验结果表明,跟踪精度保持在0.5％以内, 系统最大稳定误差小于0.1 mrad, 该控制策略能够很好地抑制各种非线性扰动因素的影响, 有效地改善系统的控制性能。

In order to improve the energy efficiency of the inertial confined fusion (ICF) high-power laser system and use the optical energy sufficiently, it is necessary to convert Gaussian laser beam into uniform beam, or into parabolic-like beam to precompensate the spatially dependent gain of the Nd∶glass amplifiers, for the sake of uniform output distribution at the target. The intensity control is obtained with panels composed of binary pixelated arrays of metal pixels, which was designed by error diffusion method. The shaping effect is numerically simulated. The factors, which will influence the shaping effect, such as mismachining of the panel and size of the pinhole of the spatial filter are discussed. An anti-gaussian distribution and a parabolic distribution binary panels are fabricated. The experimental shaping result is given and the error is analyzed. Binary panels are proved to be excellent shaping elements in modeling the intensity of laser.

为了提高高功率激光系统的整体效率和充分利用光能,需要对前端注入的高斯光束进行空间整形,实现驱动器终端激光的均匀化输出。采用振幅型二元面板对激光光束进行空间强度整形,利用误差扩散法进行了理论设计,数值摸拟了整形效果,同时讨论了面板加工误差以及空间滤波器的小孔大小等因素带来的影响。根据理论设计,分别加工了反高斯透射率分布和抛物线透射率分布的二元面板,并进行了整形实验,实现了各自的整形功能,并做了误差分析。实验证明二元面板能对激光光束的空间强度分布实现了精确的整形。