簇路由是节省无线传感网络 (WSNs)能量的有效策略。簇头的选择是簇路由的关键。然而, 传统的簇路由是采用固定周期更新簇头, 并没有考虑到簇头的剩余能量。为此, 针对稳定簇头选择协议(SEP)进行改进, 提出基于多级能量阈值的簇头更新策略, 记为 I-SEP。I-SEP路由考虑三类节点, 这三类节点的初始能量不同。并针对三类节点的能量以及比例, 计算它们成为簇头的概率和阈值。同时, 每轮计算簇头的剩余能量, 只有簇头剩余能量小于预定的阈值, 才进行簇头更新, 否则原来的簇头仍作为簇头, 进而减少了更换簇头所带来的能耗。仿真结果表明, 相比于 SEP, 提出的 I-SEP路由有效地降低了能耗, 延长了网络寿命。

针对无线自组网按需平面距离向量路由协议(AODV)路由度量的单一化而引起的节点能耗枯竭,形成的网络区域化以及路径拥塞问题，提出一种多度量路径选择机制的路由协议――M-AODV. 以AODV路由协议为基础，在路由发现阶段，根据设定的能量阈值和接收信号强度阈值选择能量较高和信号强度较强的节点作为路由节点；在路径选择阶段，首先根据物理层的接收信号强度、拥塞度和跳数计算每段链路稳定值，其次将每段路径稳定值进行累加得到整条路径的稳定值,最后选择稳定值最大的路径作为最优路径. 使用NS2.35仿真软件仿真，结果表明：改进后的协议与AODV相比在端到端延时缩短了近30%，在数据包传输率、吞吐量和节点存活率方面优于AODV和I-AODV-SE路由算法.

X射线光子计数探测器是多能谱CT成像技术的核心, 其通过能量阈值可以选择记录不同能量的X射线光子, 有助于分析不同材质的物理特性。 利用搭建的基于光子计数探测器的多能谱CT系统, 开展高纯度金属材料K-edge特性识别实验研究。 通过设置探测器的不同能量阈值, 在不同能量范围获取金属材料投影图像, 利用投影图像灰度信息分析不同能量X射线的衰减特性, 以识别金属材料K-edge特性。 最终实验结果表明, 基于光子计数探测器的X射线能谱CT系统, 能够识别金属材料与特定能量X射线光子发生相互作用所表现出的K-edge特性。 通过计算K-edge特征峰能量阈值与材料K-edge理论能量值之间的线性对应关系, 对光子计数探测器的能量阈值进行了标定。

研制了染料掺杂胆甾相液晶激光器, 测试分析了器件激光输出特性。将激光染料DCM、手性剂S-811、液晶TEB30A按一定比例混合, 注入摩擦取向的液晶盒中, 形成平面态排列的胆甾相液晶激光器件。利用532 nm波段的Nd:YAG脉冲倍频激光泵浦液晶器件, 获得了禁带边沿激光输出, 测量分析了激光能量阈值特性与激光光斑能量分布特点。液晶激光器在光子禁带边沿607 nm和680 nm处获得激光输出, 线宽小于0.5 nm。在液晶器件中, 光子禁带边缘处光子态密度最大, 此处器件阈值较低, 容易产生激光辐射。

采用中心波长800 nm、脉宽130 fs、频率1 kHz的飞秒激光脉冲对316L不锈钢样品，在高真空环境中进行了微结构制备研究。实验获得了飞秒激光对316L不锈钢的单脉冲烧蚀阈值；并分别对高于和低于能量阈值的激光在多次脉冲下激光能量的累积效应进行了实验研究。实验结果表明：高于阈值的单脉冲能量100 μJ，随着脉冲次数的增加，分别获得了亚微米级激光诱导周期性表面结构（LIPSS）、微米级波纹结构和微米级锥状钉结构；低于阈值的单脉冲能量20 μJ，在累积脉冲下也能获得LIPSS和微米级波纹结构。

质子束轰击探测器产生的感生放射性核素，将使探测器成为一个典型的外照射辐射源，针对感生放射性核素种类、活度的计算有利于辐射防护工作的开展。使用FLUKA蒙特卡罗程序，研究了低能质子束(20 MeV以内)轰击三种探头材料(铜、钽、钨)产生的感生放射性问题，得到探头材料在一定照射时间下的放射性核素活度及指定冷却时间后的剂量水平。研究结果表明，质子束轰击铜探头产生感生放射性的能量阈值最低(4~5 MeV)，而钨、钽探头与质子束产生感生放射性的能量阈值较高。相同照射时间下的钨、钽探头产生感生放射性总活度远低于铜探头，在冷却1 h后其放射性总活度降至最低。

不同温度下利用钛宝石激光器输出的飞秒激光脉冲(脉宽42 fs，中心波长800 nm，最大单脉冲能量3.6 mJ)，通过扫描方式在硅表面诱导产生表面微结构。采用光学显微镜和扫描电镜观察飞秒激光诱导硅表面微结构的形貌，发现不同温度下硅片表面形成的微结构区域和形貌出现明显的差异。根据观测结果，分析比较了不同温度条件下硅材料微结构形成的能量阈值。随着温度升高，形成的微结构区域减小，飞秒激光诱导形成硅表面微结构的能量阈值升高。这对于研究飞秒激光与物质的相互作用有一定的参考价值，也能对将来实现硅表面微结构的制作提供参考。

为了降低激光直接辐照透明介电材料的表面加工粗糙度和激光能量密度刻蚀阈值, 提高微光学元件的产出率, 介绍了一种用固体介质作吸收层, 激光直接作用在透明光学材料上进行微纳加工的激光诱导背面干法刻蚀工艺。首先, 选用95氧化铝陶瓷作固体材料辅助吸收层, 应用中心波长为1 064 nm的掺镱光纤激光器, 在3.2 mm厚的熔融石英玻璃表面刻蚀了亚微米尺度的二维周期性光栅结构。然后, 对刻蚀参数进行拟合并探讨了激光能量密度对刻蚀参数的影响。最后, 观察该二元光学元件的衍射花样图形并讨论其衍射特性。实验制备了槽深为4.2 μm, 槽底均方根粗糙度小于40 nm, 光栅常数为25 μm的二维微透射光栅, 其刻蚀阈值低于7.66 J/cm2。结果表明,应用该工艺制备二维透射光栅, 降低了激光刻蚀透明材料的密度阈值及加工结构的表面粗糙度。

采用有限元方法模拟了激光辐照下充压柱壳的热力学响应, 计算了不同工况下结构的瞬态温度场和应力场, 根据材料强度准则判断了柱壳的破坏时刻, 并提出了一种预测激光辐照下充压柱壳破坏能量阈值的数值方法。研究了壳体厚度和内压大小对柱壳破坏能量阈值的影响, 并给出了典型工况下柱壳破坏能量阈值同壳体厚度以及充压大小的关系。数值计算结果表明：破坏能量密度阈值与壳体厚度、内压大小近似成线性关系, 壳体厚度比内压大小对柱壳的激光破坏能量阈值影响更大。

在太阳模拟器中,鉴于氙灯的优点及其光谱能量分布与太阳光谱的相近性,通常使用氙灯模拟太阳光谱,但由于氙灯光谱与太阳光谱分布存在差异,所以研制一种滤光片进行氙灯光谱分布的修正。考虑到滤光片工作在强光辐照条件下,所以选用的薄膜材料必须具有低的吸收和高的抗能量阈值。采用电子束和离子辅助沉积技术进行膜层的制备,选择合理的沉积方式并通过优化工艺参数使膜层表面光滑、牢固且通过抗能量测试,最终研制出的光谱修正滤光片满足使用要求。