为实现激光在二维平面内高效、均匀烧蚀污渍、清洗靶材,更改激光逐行烧蚀扫描模式,设计了一种激光螺旋式填充路径,控制振镜电机偏转激光使其在平面内的烧蚀呈网状分布。结果表明:对于清洗区域内的任一点,相比于逐行烧蚀,螺旋烧蚀过程中该点区域获得冷却时间,激光热积累效应变弱。逐行扫描速度为单个振镜电机速度,螺旋扫描速度为两电机速度的矢量和。因此,相比于逐行扫描方式,激光螺旋式清洗的效果更加均匀,效率更高。

提出一种螺旋式扫描机载激光雷达系统的数字高程模型(DEM)内插算法。首先，描述螺旋式扫描激光雷达系统的扫描特点，并阐述实时计算重叠区域的原理；然后，介绍改进的三角网迭代加密滤波法，并将其用于地面点与非地面点的分离；最后，基于随机森林法内插DEM。实验结果表明，该方法实现了螺旋式扫描机载激光雷达系统的DEM内插，且内插精度符合工业生产的数据要求。

自由空间光通信系统需要将空间光高效耦合到单模光纤中，但聚焦光斑与单模光纤间的初始对准误差和随机横向偏移会导致极大的耦合损耗。对空间光到单模光纤耦合的理论模型进行了阐述，并分析了横向偏移及随机抖动对耦合效率的影响。在此基础上，为了提高光纤耦合效率，提出了一种基于光栅螺旋扫描算法和随机并行梯度下降(SPGD)算法的耦合方案，并仿真分析了误差校正过程及其对耦合效率的改善情况。仿真结果表明：通过设定最佳扫描步长，光栅螺旋扫描算法能够有效地校正初始对准误差，校正成功概率高于99%；校正后的残余初始对准误差集中在0.5~6.5 μm范围内，耦合效率得到初步改善；开启SPGD控制算法后，聚焦光斑与单模光纤间的随机横向偏移得到校正，耦合效率能够有效提升至0.81，接近无湍流情况下的理论极限。校正后，耦合效率得到显著提高。

采用开发出来的振镜螺旋扫描焊接方式进行实验，研究了激光螺旋扫描焊接3003铝合金时螺旋扫描半径与螺旋扫描频率对焊缝成形的影响。实验结果表明，在所测的螺旋扫描参数内，在螺旋扫描频率一定时，螺旋焊接接头熔深随螺旋扫描半径的增大而减小，螺旋焊接接头熔宽随螺旋扫描半径的增大而增大。在螺旋扫描半径一定时，熔深随频率先减小后增大。对各螺旋扫描参数下焊透的试样进行拉伸试验，合适的螺旋扫描参数可以提升焊缝的抗拉强度。在螺旋扫描频率为100 Hz,螺旋扫描半径为0.5 mm时所得焊缝抗拉性能最好，达到母材的74.1%。

针对光杠在实际工作中的特点, 提出用激光螺旋扫描淬火的方法提高光杠的耐磨性能。通过利用Abaqus软件对光杠进行三维实体建模, 细化作用面, 细分作用时间步长等操作, 对光杠圆周表面激光螺旋扫描淬火的温度场瞬态形成进行仿真分析。通过对仿真所得结果进行分析发现, 螺旋扫描时的螺距对后道激光光斑扫描淬火时所形成的温度场有一定的影响。揭示了前后道激光螺旋扫描淬火光道之间的温度场耦合是造成后道淬火光道激光淬火时所形成温度场变高的主要原因。并且由于螺距的不同, 影响的程度也不同。本研究为利用Abaqus软件对光杠圆周表面激光螺旋扫描淬火温度场仿真分析提供了指导, 同时对圆柱圆周表面激光螺旋扫描淬火工艺应用于实际生产有很大的帮助。

文章提出采用 GPS（全球定位系统）坐标解算和蜂窝螺旋扫描来实现空间光通信ATP （捕获、跟踪和对准）系统初始捕获的方法。首先由通信两端的 GPS坐标计算出光学天线的方位角和俯仰角，光学天线根据计算的角度值大致对准信标光的方向，从而缩小了信标光捕获的不确定区域。然后在不确定区域内执行蜂窝螺旋扫描，从而将信标光引入粗跟踪CCD（电荷耦合元件）的视场内，实现初始捕获。通过地面捕获实验验证了上述方法的有效性。