随着工业现代化进程的加快，三维激光点云技术开始出现在工业目标检测中，对激光点云的目标分割提取也成了工业检测中的关键。常用的三维点云分割方法，如区域生长分割、RANSAC（随机抽样一致）分割、K-means（K均值聚类）等无法做到高水平的目标分割与提取。利用MEMS（micro electromechanical system）3D相机对4组目标进行点云数据采集，利用网状RANSAC分割算法，将目标三维点云进行封装，栅格化分割成网状模块，对每个网状模块中的点云进行平面粗分割，整合模块，用欧式聚类对分割后的目标进行细分割，得到最终的目标提取结果并成功完成计数统计。试验结果表明，所提出的网状RANSAC分割算法的分割完整度为91.0%，平均耗时8.25 s，均优于其余三种传统算法，并且成功完成计数。

传统方案将单体式二维MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微镜作为扫描结构,但其制造工艺复杂且在工作过程中存在失效率高的问题。鉴于此,将成本更低廉的两个一维静电式MEMS微镜进行封装组合以得到二维扫描器件模块,通过对器件的设计和制造工艺的研究,最终研制出MEMS二维扫描器件模块,整个器件模块具有结构紧凑、制造工艺简单、成本低、可靠性高且易于批量制造的优点。实验结果表明,MEMS二维扫描器件模块在X轴方向的扫描光学角度可达48.0°（驱动频率为28.25 kHz,电压160 V）,在Y轴方向的扫描光学角度可达12.5°（驱动频率为3.80 kHz,电压为160 V）,光学性能可媲美单体式二维MEMS微镜,满足微型激光投影领域的使用需求。

为了研究拉盖尔-高斯光束与熔石英相互作用, 采用仿真计算的方法对TEM00,TEM01和TEM10 3种模式拉盖尔-高斯光束辐照下的熔石英的温度和热应力进行研究, 取得了仿真数据。结果表明, 激光光强的空间分布影响材料的温度分布和应力分布; 温度的积累效应明显, 经过连续激光脉冲作用后材料温度持续升高, 焦点区域超过1900℃; 温度梯度导致热应力产生, 局部热应力接近50MPa。该仿真结果为熔石英的加工提供了有益的参考。

采用近场显微成像法测量了高功率激光镜片薄膜表面裂纹和内部节瘤缺陷,并分析了它们的形成机制。100 nm孔径的圆锥形针尖辐射的倏逝波与薄膜中预埋的缺陷相互作用, 将倏逝波转化为辐射波后, 由物镜收集并在远场逐点成像,同步地获得薄膜表面的原子力显微镜(AFM)图像和扫描近场光学显微镜(SNOM)图像, 以便直观地识别缺陷产生的物理机制。结果表明：在倏逝波的有效作用区域内, 薄膜表面裂纹与内部节瘤可以同时精确地被识别。通过对比SNOM与AFM结果, 发现基底表面裂纹在镀膜过程中积累了残余应力, 这导致薄膜的表面呈层状断裂, 其单条最小裂纹横向剖面尺寸为165 nm, 超过了传统远场检测的实验检测精度; 此外, SNOM图中的亮斑表明, 薄膜的内部有高于基底折射率的节瘤存在。

为了研制小体积、低成本、高分辨率的微型傅里叶变换红外光谱仪, 通过选择电热式微机电系统(MEMS)微镜作为迈克尔逊干涉仪动镜, 在满足了傅里叶光谱仪小型化、便携化的同时, 利用折叠双S型Bimorph驱动结构来实现双倍位移量以确保较高分辨率, 并将分束器外置来进行不同波段的灵活选择, 进而实现全光谱范围的应用。以1 310 nm激光作为参考光光源, 钨灯宽带光作为待测光源信号, 通过信号采集、滤波、插值、光谱恢复步骤完成原始信号采集到光谱信号复原的过程。测试结果表明: 电热式微镜的位移量可达到500 μm, 光谱理论分辨率1 nm, 光谱仪整机尺寸小至62 mm×62 mm×28 mm。测试基线噪声为0.000 04, 基线重复性为0.000 32, 吸光度重复性为0.000 48。性能指标能满足食品安全、药品检测、石油化工等领域的光谱检测应用。

免标记、实时、高灵敏的生物检测是分析生物领域重要的技术。利用光波导模式理论构建生物传感器模型，设计了基于MEMS微镜的小型化生物传感检测系统，测试并分析了MEMS微镜的动态响应特性。通过计算仿真，得到了灵敏度与波导厚度和有效折射率之间的关系。以TE 模式和TM 模式进行葡萄糖溶液检测，实验结果表明，溶液浓度与入射角间呈现出良好的线性关系，灵敏度可达到5 ng/mL，相比传统的免疫学检测方法具有较高灵敏度。该方法由于检测系统体积小、结构简单、无标记，可实现原位检测，避免了对蛋白质活性的破坏，是一种具有较大潜力的蛋白质无标记光学检测方法。

基于傅里叶热传导方程, 利用有限差分法计算了石英在激光作用下的温度场分布。结果表明在连续激光的作用下, 石英的轴向温度变化分为升温过程和降温过程。考虑热累积效应, 辐照0.1、0.5、0.8 s后温度较之前分别升高了约 10、100、200 ℃, 激光作用时间越长, 温度累积越明显。对于脉宽为5 ms, 占空比为1/2和1/3的脉冲激光, 辐照3个脉冲后, 温度分别升高94 ℃和82 ℃。石英在轴向方向的温度累积较径向更明显。研究激光与石英相互作用后温度场的分布对激光加工工艺有着重要的意义。