为抑制光学系统内部的杂散光反射，设计了一种具有非对称特征的新型微结构。该微结构通过减少镜面反射的方式，防止外部杂散光到达光学系统像面位置。为实现对非对称微结构的激光高速加工制备，提出了激光振镜加工系统进行倾斜加工的新方式。设计了新型的高速激光加工平台，制备了非对称的铝基微结构，并搭建了镜面反射测试实验和仿真综合实验对样品进行对比测试。结果表明，加工样品对杂散光具有良好的抑制效果。当设定入射角度为15°、照明光束为650 nm激光时，该微结构与常规的阳极氧化表面相比，抑制杂散光的性能提高了10倍，相对反射率仅为0.008%。

随着透明海洋战略的提出, 低成本的凝视成像装备在水下光学成像中独具优势。然而, 后向散射和成像目标难以分离, 远距离凝视成像极为困难。更为严重的是, 在采集到有效目标图像之前, 过强的后向散射噪声已经使图像提前饱和, 无法进行后续处理。本文提出了短相干照明与偏振成像相结合的水下远距离成像方法, 利用短相干光源照明简化后向散射与成像目标的分离过程, 同时, 采用偏振技术有效抑制后向散射, 防止图像提前饱和, 保障目标图像的有效采集。为此, 搭建了大型水下光学成像实验平台, 并对22 m的远距离水下目标进行了成像试验研究。试验结果表明, 该复合成像方法获得的图像信噪比由0.50 dB提高到13.57 dB, 设备的抗提前饱和能力提高了1.42倍, 优于传统的偏振成像, 可以为大范围水下光学监控提供技术支撑。

通过选择绿色磷光材料(2’,6’-双(三氟甲基)-2,3’-联吡啶)四苯基亚氨基二次膦酸酯作为发光材料制备一系列的有机发光二极管。同时,4,4',4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TcTa)和9,9'-(2,6-吡啶二基二-3,1-亚苯)双-9H-咔唑(26DczPPy)分别被选为发光层(EMLs)1和2的主体材料,因为它们具有相对匹配的能级和较高的载流子迁移率。通过对单发光层器件与双发光层器件的性能进行分析发现,双发光层器件结构的设计有助于拓宽空穴和电子的复合区间,从而提高电致发光(EL)效率。最后,获得了启亮电压为3.1 V,最大亮度为12600 cd/m 2,电流效率为37.15 cd/A,最大外量子效率为10.34%,最大功率效率为28.23 lm/W的器件。

为研究主体材料对绿色有机发光二极管性能的影响,选择能级匹配的电子传输材料1,3,5-三(6-(3-(吡啶-3-基)苯基)吡啶-2-基)苯(Tm3PyP26PyB)作主体材料制备了单发光层(EML)器件,与以双极性主体材料9-(4-叔丁基苯基)-3,6-双(三苯基甲硅烷基)-9H-咔唑(CzSi)制备的单发光层器件作对比。另外,采用空穴传输能力较好的4,4',4″-三(咔唑-9-基)三苯胺(TcTa)作第一发光层的主体材料,Tm3PyP26PyB和CzSi分别作第二发光层的主体材料制备双发光层器件进行对比。相比于Tm3PyP26PyB,CzSi为双极性主体材料,以CzSi为双极性主体材料有利于促进器件中载流子平衡并拓宽复合区间,以其制备的单、双发光层器件均具有较好的性能。以CzSi制备的单发光层器件的最大亮度、电流效率、功率效率分别为8634 cd/m 2、18.70 cd/A、16.78 lm/W;双发光层器件的最大亮度、电流效率、功率效率分别为10770 cd/m 2、30.12 cd/A、30.52 lm/W。

为了提高304不锈钢表面抛光质量,采用激光化学复合抛光的方法分别在纯净水和抛光液中对304不锈钢进行抛光实验研究,并对1064nm激光的加工功率和扫描次数对加工区域表面形貌和表面质量的影响进行了分析。气泡对抛光液在不锈钢表面形成的钝化膜产生破坏作用,造成抛光效果不均匀,表面粗糙度增大。结果表明,在抛光液中的激光抛光在抑制表面氧化发黑的同时,能够显著改善表面形貌,表面粗糙度由0.845μm下降到0.181μm；激光化学复合抛光304不锈钢表面质量与抛光功率和扫描次数有密切关系；当抛光功率过高或者扫描次数过大时,304不锈钢表面会产生大量气泡。采用激光化学复合抛光,可以提高不锈钢抛光质量、减少环境污染,该方法具有极大的应用前景。

薄油膜润滑广泛存在于各类精密机械与微机电系统中。微纳米间隙内的润滑油流动是影响薄膜润滑承载力的重要因素, 但目前薄润滑油膜的流速测量仍然缺少有效手段。本文基于荧光漂白恢复显微技术和漂白区域形状演化过程的成像分析, 建立了油膜流速测量系统, 可以对微米间隙润滑油膜的速度分布进行原位测量。利用建立的系统获得了厚度为8 μm时聚丁烯PB450润滑油膜的库埃特流速分布。重建的荧光漂白强度分布曲线和实验测量结果的皮尔森相关系数大于0.95, 且流速分布符合已有润滑理论, 证明了测量结果的可靠性。

研制点衍射干涉仪时,小孔的形貌和装调误差会对衍射波前质量产生影响,故本文研究了采用相位复原对小孔衍射波前质量进行测评的方法。设计并搭建了衍射波前测试装置,对光纤衍射波前进行了测评实验。为了验证测试方法的有效性,分别对采集的衍射图像与重构的衍射图像,以及测试获得的振幅分布与理论计算获得的振幅分布进行了对比。结果显示。采集图像与重构图像之间的差异为0.32%,验证了采用相位复原技术进行衍射波前测试方法的有效性。同时,对干涉方法测量与相位复原结果进行了对比,二者差异仅为0.001 4λ RMS。

调制传递函数是评价红外光电成像系统整机成像质量的重要指标之一。通常MTF的测试方法有狭缝法和刀口法等。详述了倾斜目标靶(斜狭缝和斜刀口)测试MTF的测试原理, 并且对该两种方法进行了比对实验。提出一种改进刀口法, 将多行数据刃边对齐并排列成一行数据作为刀口扩散函数,能增加采样点数和采样率并提高测试分辨率, 进而得到刀口图像, 对每行数据先微分得到各行LSF(线扩散函数), 再对LSF多行数据构成的新图像按照斜缝法处理过程计算MTF。实验验证表明, 该方法数据能够有效地降低在MTF测试过程中的噪声影响, 与斜缝法MTF测试结果差值最大不超过7.5%。

针对移相干涉仪中移相器的非线性会影响测量结果准确性的问题，提出了一种基于迭代最小二乘拟合的标定干涉仪移相器的新方法。对移相器加电压并采集若干幅干涉图后，通过在帧间和帧内迭代开展最小二乘拟合可计算出干涉图间移相值，从而得出了电压值与移相值的对应关系曲线，通过对曲线作非线性拟合并对电压值进行精密调整，完成移相器的精确标定。在改造后的干涉仪上对此标定方法进行验证，与Zygo干涉仪相比，相同元件下两者测量结果之差的RMS值为1.726 nm。该标定方法可以降低高精度面形测量干涉仪对移相器线性度的要求。