以异丁基三乙氧基硅烷(IBTES)和正硅酸乙酯、钛酸丁酯为主要原料，利用溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了IBTES-TiO2@SiO2复合溶胶。并通过XRD、FT-IR、SEM、TEM等手段研究了IBTES-TiO2@SiO2的物相组成、微观形貌以及砂岩防护后涂层表面的超疏水、自清洁、耐候性能。结果表明:IBTES-TiO2@SiO2复合涂层的水接触角最高可达162°，且具有优异的自清洁性；喷涂处理后，砂岩的水蒸气透过性能依然保持良好，水蒸气透过量仅降低3.4%。IBTES-TiO2@SiO2复合涂层具有优异的耐候性能，TiO2@SiO2颗粒的加入可有效提高砂岩的耐酸、耐碱和耐紫外线老化性能。在300 h人工加速老化实验中，砂岩表面涂层依然具有超疏水防护性能。IBTES-TiO2@SiO2复合涂层对砂岩石质文物具有良好的防护效果，适用于砂岩石质文物保护。

针对大口径非球面透镜透射波前检测,提出了采用计算全息元件(CGH)作为光路相位补偿元件进行检测的方法。大口径非球面透镜透射波前通常采用球面干涉仪进行检测,为了达到零位检测的目的,在光路中往往需要加入相位补偿元件以补偿高阶像差(HOA)。传统的折射式相位补偿元件的精度溯源比较困难,导致检测数据缺乏可信度。将CGH作为相位补偿元件可达到零位检测的目的。针对大口径非球面透镜的透射波前检测,设计并加工了相应的CGH作为相位补偿元件,并与传统的折射式补偿元件进行了对比测试。测试结果表明:两种相位补偿方法的测试数据具有良好的一致性,峰谷(PV)值的差值为0.034λ(λ为检测光的波长),均方根(RMS)值的差值为0.006λ,因此CGH作为相位补偿元件具有相当高的测试精度。

为了高精度地检测长焦透镜的透射波前, 提出了在Zygo干涉仪的平面光路中加入一个二元衍射元件提供参考波前的计算全息法(CGH)。介绍了计算全息法检测长焦透镜透射波前的理论, 设计并研制了高精度计算全息板, 并将其用于大口径长焦距透镜透射波前检测。理论分析和实际检测结果表明: 该方法系统误差小, 测量重复性精度优于0.004 λ(2σ RMS), 与常规的菲索干涉法测量球面透镜透射波前得到的结果一致, 从而验证了提出测量方法的可靠性。最后, 详细分析了二元衍射元件的制造误差对透射波前检测的影响, 得到测量误差(PV)小于λ/10。文中的结果表明提出的计算全息法可有效缩短光路, 提高测量精度, 对长焦透镜波前检测有重要的应用价值。

使用高精度数字应力仪测量光学玻璃的应力双折射，给出整体应力分布及大小。实验表明温度及重力对材料/玻璃的应力双折射分布和大小有非常明显的影响，相对初始测量结果，应力双折射最大值减少了83%，均方根（RMS）值减少了87%；且在温度趋于稳定时，重力的作用使得材料应力双折射的最大值增大了68%，RMS值增大了90%。对光学材料/玻璃应力双折射的高精度数字化检测对于光学加工和使用具有重要的指导意义。

KDP晶体的折射率不均匀性将导致光束的空间分布存在不同程度的相位失配，从而使得三倍频系统的转换效率下降。为了得到KDP晶体折射率非均匀性的高精度检测结果，基于正交偏振干涉法，采用ZYGO MST大口径干涉仪，测量得到了大口径KDP晶体折射率非均匀性分布，其测量精度达到10-7，并通过实验研究了晶体面形对测量结果的影响。对晶体e光折射率非均匀性的高精度检测，为大口径晶体材料生长工艺、加工工艺等改进和提高提供了定量的检测依据。

为了提高轴承的表面硬度、耐磨性，减小能源消耗，改善传统淬火环境，利用400 W基模光纤激光器对GCr15钢进行了淬火研究。分析了扫描速度和离焦量等工艺参数对淬火层的影响。光纤激光淬火相变硬化区的组织为细小马氏体和少量球状碳化物。淬火层的显微硬度随扫描速度的增加先增大后减小，随离焦量的增加也先增大后减小。当激光功率P=400 W、扫描速度v=0.6 mm/s、离焦量f=0时，淬火层的显微硬度达960 Hv，是基体的4.4倍。摩擦磨损实验结果表明，GCr15钢经光纤激光淬火后耐磨性显著提高，其磨损机制主要为氧化磨损、机械磨损和磨料磨损。

提出了一种对镜面对称法绝对测量中的原理性误差进行补偿的方法。镜面对称法绝对测量中，需要旋转其中一块平板，由于旋转次数的有限性，重构的三板波前均存在缺失cNθ项的原理性误差。通过增加一次不同角度的旋转，根据Zernike多项式在极坐标系中形式的旋转不变性，对旋转前后的波前差值求解多项式系数方程，获得了cNθ项的多项式系数，进而对原理性误差进行了补偿。由于cNθ项包含无穷多项，根据精度的需要和计算开销决定补偿的项数。模拟实验证明了该补偿方法的有效性。

利用Zernike多项式进行最小二乘拟合来计算矩形元件的离焦及像散,不需要波面数据在圆域内正交，从而避免了波面数据缺失区域的数据插值。通过计算圆形口径数据，与商业软件计算结果比较，差别小于0.005倍波长，证明了该方法计算离焦及像散的可行性。分析了不同长宽比下矩形元件的离焦及像散。结果表明用商业软件计算矩形口径元件像散时，随着长宽比的增加，偏差会明显增大。

使用高精度数字式应力仪测量 KDP晶体的应力, 给出整体应力分布。通过沿光轴方向测量, 消除晶体 o光和 e光的双折射效应的影响, 准确得到晶体材料自身的应力双折射分布。实验结果表明, 测量重复性优于 0.1 nm/cm。对 KDP晶体材料应力的高精度数字式检测对于加工和使用具有重要的指导意义。

光学元件的表面面形或波前质量一般采用数字指标峰谷值PV(表面最高点和最低点之差)来评价。而两点PV在高分辨率干涉仪的测量结果中具有很大不确定性。为了更准确地评价光学元件的表面面形或波前质量，讨论了针对两点PV进行改进后的评价方式PV20，PVr，PVq。通过模拟实验证明其可以描述真实波面，并在实验中证明其可以消除灰尘等杂点对测量结果带来的干扰，以及这几种评价方式对CCD分辩率的变化不敏感，并发现上述3种方式在测量重复性方面也有较好的表现。