基于分数Talbot效应,利用纯位相光栅设计了一种二维棋盘格状阵列照明器。利用菲涅尔衍射理论分析了平面光波照射下纯位相光栅衍射光场,得到位相调制为(0,π/2)的二阶纯位相光栅可以实现压缩比为2的棋盘格状阵列照明。利用二元光学器件制作技术,在光学玻璃基底上制作了位相光栅。在扩束激光光束照射下,在分数Talbot距离处获得了效率为83.2%的棋盘格状明暗相间光斑阵列。实验结果很好地验证了理论分析结论。研究结果对于光互连、光通信、光电混合处理领域中阵列微光束生成和应用都具有较高的理论和实用价值。

作为波片最重要的技术参数，波片相位延迟量的精确度会直接影响整个偏振光学系统的性能，在有些情况下，使用前需要对其进行精确测量。根据偏振干涉光谱曲线分布特性提出了一种测量波片相位延迟量的方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和检偏镜之间，利用分光光度计测量一定范围内光谱透射率曲线，通过精确提取曲线上定值透射率对应波长，利用公式可同时获得待测波片的绝对相位延迟量、有效相位延迟量、波片级次、波片厚度等多个光学参数。理论分析和实验结果表明，该方法适用于具有任意延迟量的晶体零级或多级波片，具有测量精度高、对起偏镜与检偏镜透振方向和待测波片快轴方向调节无严格要求、操作简单的优势。

基于偏光干涉理论, 提出一种宽光谱范围内测量波片相位延迟量和厚度的方法。利用矩阵光学方法分析了光谱透射率曲线与中值透射率直线交点波长之间的关系, 给出待测波片的相位延迟量、波片厚度等多个物理量的计算公式并进行了误差分析。误差分析表明本方法相位延迟量测量最大误差为3.38°, 厚度测量最大误差为0.66μm。实验上利用分光光度计验证了本方法的有效性。本方法能够实现波片多物理量的同时测量, 且调节过程对于起偏器、检偏器透光轴方向及待测波片快轴方向无严苛要求, 测量过程对波片也无损伤和污染, 在波片加工、使用前质量评估等方面都具有一定的应用价值。

为了提高室外场景中车载激光雷达道路不平度信息检测的精度, 采用随机降采样和局部特征聚合的网络结构对道路环境信息进行提取分割。在分割过程中加入随机降采样的方法, 从而提高点云信息的计算效率, 为解决道路环境信息分割过程中关键特征丢失的问题, 加入局部特征聚合器来增加每个3维点云的接受域来保留几何细节。结果表明, 所提出的算法可以准确识别道路环境信息, 对于凸包、凹坑、道路可行驶区域的识别精度分别达到71.87%, 82.71%, 93.01%, 与传统卷积神经网络相比有显著提升。该研究可高效提取道路不平度及道路可行驶区域信息, 从而提高了车辆的主动安全性与平顺性。

含砷黄铁矿、 毒砂是金矿床中重要的载金矿物, 常发育多阶段生长环带结构, 可为认识矿床成因和矿床形成过程提供大量信息。 前人对含砷黄铁矿、 毒砂环带结构的形貌、 成分演化等研究较为充分, 但未见系统的原位拉曼光谱特征相关报道。 同时, 不同环带拉曼谱峰偏移规律的研究也可为认识含砷黄铁矿、 毒砂内部不可见金的赋存状态提供一定参考。 电子探针结果显示, 含砷黄铁矿由内核到外环带（Py1→Py2→Py3）, S和Fe含量先减少后增加, As先增加后减少（Py2中砷含量可达10.86%）。 Au含量与As的变化呈典型正相关, 最多可达0.14%。 毒砂由内核到环带（Apy1→Apy2）, S和Fe含量减少, As相对增加。 原位拉曼分析显示, 含砷黄铁矿不同环带均主要显示三个拉曼峰, 分别对应于黄铁矿的Fe-［S2］2-变形振动峰（Eg）、 Fe-［S2］2-伸缩振动峰（Ag）和S-S伸缩振动峰（Tg）。 内核Py1的拉曼位移集中在345.8~346.9, 382.0~382.9和434.6~434.8 cm-1; 中间环带Py2为 331.9~338.7, 359.2~365.4和404.3~414.2 cm-1; 外环带Py3为343.0~344.9, 375.5~378.3 和417.3~431.5 cm-1。 Py2的拉曼位移相对于Py1和Py3显著向低频偏移, 偏移量3.1~27.2 cm-1。 分析认为黄铁矿拉曼位移的偏移主要与As、 Au离子的替代作用有关。 含砷黄铁矿中不可见金可能以化学结合态形式进入晶格中, 引起化学键力常数和折合质量的变化, 导致拉曼谱峰振动频率变小, 向低频偏移。 毒砂主要发育六个拉曼峰, 分别集中于136.2~139.8, 174.8~179.4, 198.9~200.7, 307.0~314.2, 338.5~343.9和407.8~410.5 cm-1, 与RUEFF数据库中R050071样品以及相关文献报道的数据相似。 此外, Apy2的拉曼位移相对于Apy1略向低频偏移, 偏移量0.7~5.4 cm-1, 认为毒砂拉曼位移的变化主要与As离子类质同象置换S离子引起的振动偏移有关。 白云铺含砷黄铁矿、 毒砂环带结构中原位拉曼光谱特征的研究, 为不同成分黄铁矿、 毒砂矿物的鉴定提供了丰富的拉曼谱学数据, 为揭示不同环带拉曼谱峰的偏移规律, 探讨不可见金的赋存形式提供了重要参考。

为了实现单晶硅反射镜高效低损伤的超精密加工, 研究了基于工件旋转法磨削原理的单晶硅反射镜超精密磨削工艺。通过形貌检测和成份测试的方法分析了该工艺采用的超细粒度金刚石砂轮的组织结构特征, 并对单晶硅进行了超精密磨削试验, 研究了超细粒度金刚石砂轮的磨削性能。通过砂轮主轴角度与工件面形之间的数学关系实现对磨削工件面形的控制。最后, 采用超细粒度金刚石砂轮对Φ100 mm×5 mm的单晶硅反射镜进行了超精密磨削试验验证。试验结果表明, 超细粒度金刚石砂轮磨削后的单晶硅表面粗糙度Ra值小于10 nm, 亚表面损伤深度小于100 nm, 磨削后的单晶硅反射镜面形PV值从初始的8.1 μm减小到1.5 μm。由此说明采用该工艺磨削单晶硅反射镜能够高效地获得低损伤表面和高精度面形。

对盖革模式APD激光雷达系统的距离像重构算法进行了研究, 设计了一种基于像素邻域核密度估计的重构算法。从系统原理出发, 结合探测概率模型研究了距离像重构算法的理论基础。根据系统特点提出了一种基于像素邻域核密度估计的改进算法, 并对其原理进行了分析。通过仿真数据对直方图算法和邻域核密度估计算法进行了验证, 以距离重构准确率曲线进行了定量评价对比, 并进一步将算法应用到真实盖革模式APD激光雷达数据中进行了距离像重构实验。实验结果表明, 在低帧数时, 基于像素邻域统计核密度估计的重构算法可有效提高距离像重构的效果。