时间分辨的泵浦探测技术是研究光学元件损伤动态过程的有力手段。基于增强电荷耦合器件（ICCD）的时间分辨泵浦探测技术，对比研究了1064 nm纳秒激光辐照下HfO₂/SiO₂增透膜膜面处于激光入射面（正向过程）和出射面（反向过程）两种情况下的动态损伤过程。在同一能量密度（52 J/cm²）激光辐照下，正向和反向过程都产生了无膜层剥落的小坑损伤以及伴随膜层剥落的小坑损伤，但反向过程产生的小坑的横向尺寸和深度都比正向的大。有限元分析结果表明正向和反向过程中增透膜内部的基底-膜层界面场强相似，但实际损伤形貌尺寸以及依据冲击波传播速度计算得到的爆炸能量都表明反向过程沉积的能量更大，可见等离子体形成后在后续激光脉冲辐照下的发展过程决定了两种情况下的损伤差异。增透膜损伤的时间分辨研究对其损伤机制分析以及实际应用具有重要意义。

光纤在低温环境下的使用越来越广泛，更加优异的低温用涂料和光纤低温性能的研究探索也逐步深入。采用3种不同涂料的G652单模光纤进行光纤抗压力测试，对抗压力测试后的光纤表面形貌进行分析，同时对低温试验后光纤的涂层抗压力与附加衰减性能进行测试表征。实验结果表明：光纤自身抗压力值越大，其低温附加衰减值越小，耐低温性能就越佳，且低温测试前后的光纤抗压力值差异较小。

采用反射式太赫兹时域光谱技术测试涂料的时域光谱，通过第 1次反射和第 2次反射的反射峰比值，得到判定涂料为水性还是溶剂型的临界阈值。该方法无需复杂的样品前处理，仅需将涂料置于测量容器中即可完成测试。一次性纸杯或聚乙烯塑料容器、不同的测试人员和测试时间对临界阈值均无影响，为生态环境监管领域提供了一种快速、准确辨别水性涂料和溶剂型涂料的方法。

金属漆颜料制品的光谱双向反射分布函数（BRDF）与其组成成分有关, 快速准确重建出成分相近的金属漆颜料制品的光谱BRDF数据, 对指导金属漆颜料制品的光谱BRDF建模, 减少其光谱BRDF数据采集的人力物力成本具有重要意义。 基于散射光谱加和性原理, 提出了一种使用少数金属漆颜料制品的光谱BRDF数据重建出具有不同成分比例金属漆颜料制品的光谱BRDF数据的方法。 该方法将金属漆颜料制品的光谱BRDF视为其各组成部分光谱BRDF的线性组合, 通过求解线性方程组得出各组成部分的光谱BRDF, 然后通过赋予各组成部分光谱BRDF不同的权重, 采用加权求和方法重构出成分比例不同的金属漆颜料制品的光谱BRDF数据。 实验中, 以潘通金属色系列色卡中亮黄色系列的6个不同组成比例色卡为研究对象, 使用比较测量方法测量得到了其在45°入射角度下, 380~760 nm波长范围的半球反射空间的光谱双向反射分布函数（BRDF）值。 然后选择其中两个色卡求解出该系色卡的基础成分的光谱BRDF数据, 再通过赋予其基础成分的光谱BRDF数据不同的权重, 重建出其他四个成分比例不同的色卡的光谱BRDF数据。 实验结果表明, 在45°入射角度和半球反射空间范围的几何条件下, 重建出的四个色卡的光谱BRDF数据与实际测量的四个色卡的光谱BRDF数据具有较好的一致性, 最小均方根误差可达0.057%, 最大适应度系数可达99.998%。 实验结果表明, 所提出的方法具有精度较高, 计算简单易实现的特点, 可用于金属漆类颜料制品的光谱BRDF数据重建。

针对金属多涂层目标在复杂环境下的红外偏振特性难题，提出了多涂层目标的表面辐射传输模型。根据红外辐射的特点，将探测器接收的红外辐射强度分为目标自发辐射强度和反射环境的红外辐射强度，其中自发辐射强度的求解根据能量守恒定律和菲涅耳反射定律，反射辐射强度根据能量守恒定律、菲涅耳反射定律和基于P-G模型的目标偏振双向反射率进行计算，并据此推导了目标表面的偏振双向反射方程，求解了多层涂层靶体的光学传输模型。依据热辐射环境下目标红外偏振特性模型，分别研究了涂层数量和环境热辐射强度比对多层涂层目标红外偏振特性的影响。仿真结果与实验结果接近，证明所提传输模型具有较好的拟合能力。

针对铝合金硬度低、耐磨性差的问题，采用激光合金化工艺在其表面制备了原位自生TiB₂-TiC颗粒增强铝基复合涂层，在B₄C-Ti的4%、12%、36%三种质量分数下，研究了合金化层的物相组成、微观组织和耐磨性能。利用边-边匹配模型（E2EM模型）计算了原位自生颗粒的界面匹配情况，分析了原位自生相作为异质形核核心的可能性。结果表明，合金化层主要由条状或针状Fe-Al金属间化合物和大量弥散分布、尺寸细小的TiB₂、TiC、Cr₂B等原位增强颗粒组成。原位自生TiC、TiB₂相与α-Al基底、TiC/TiB₂两相之间的面间距失配和原子间距失配均小于10%，表明增强颗粒与基底之间界面结合良好，且TiB₂可作为TiC异质形核核心。合金化层的平均显微硬度高达1156.11 HV，约为基体的15.2倍，磨损体积比基体降低了89.6%，耐磨性能显著提高。

为增强304不锈钢表面性能，利用激光熔覆技术在其表面制备了TiC颗粒增强Fe基复合涂层，研究了激光功率对涂层几何特征、组织特征及硬度的影响规律和原因，引入灰关联分析综合表征熔覆层的组织特征，并推测出激光熔覆过程中TiC颗粒的熔解机制。结果表明，随激光功率的增加，熔覆层高度、气孔率、未熔TiC颗粒含量降低，宽度、深度、稀释率、析出TiC的二次枝晶臂间距增加，析出TiC含量先增加后降低、基体的二次枝晶臂间距先降低后升高且在1800 W时分别达到最高和最低。当激光功率为1800 W时，熔覆层表面成形良好，其组织特征均衡发展且灰关联度达到最大，平均硬度为801.5 HV_0.5，达到基体的4.5倍左右。另外，TiC颗粒在激光熔覆中共有两种熔解机制，其特征分别为由外向内和整体分解，两种机制共同作用导致TiC颗粒的完全熔解。

设计了193nm窄角度和宽角度入射增透膜以及正入射高反膜, 其中增透膜s和p偏振光透射率的最大偏差分别为0.17%和0.44%。结合标量散射理论和等效吸收层近似理论, 多层膜间的粗糙界面等效为薄的吸收层, 基于薄膜本征传输矩阵计算分析了不同界面粗糙度下的光谱性能。研究发现, 薄膜光谱性能随着界面均方根粗糙度的增加而急剧退化, 高反膜反射带宽也随之降低, 达到4nm时, 宽角度入射增透膜和高反膜光谱性能在193nm处分别退化2.04%和2.09%。界面粗糙度是影响高光谱性能真空紫外光学薄膜制备的重要因素。