光学级金刚石膜的快速生长一直是微波化学气相沉积金刚石研究领域的热点和难点之一，通常对于大尺寸金刚石膜的生长速率和光学质量不可兼得。采用正交实验方法，优化光学级金刚石膜的工艺参数，最终在高功率、高甲烷同时辅助氧气刻蚀条件下，实现了光学级金刚石材料的快速生长，其生长速率为3.1 μm/h，可见光波段内透过率最高为70.9%，10.6 μm处红外透过率达到68.9%。等离子体诊断结果表明，高质量金刚石的快速生长主要由于高功率密度有助于原子H的激发和CH₄的分解，加入氧气也有助于CH₄的分解，同时对非金刚石相具有刻蚀作用，从而实现了高质量金刚石膜的快速沉积。

氧化石墨烯是工业常用的化学试剂。为了测试其光热转换性能, 采用了改进的Hummers方法制取氧化石墨烯(GO)分散液, 进而通过静电纺丝制备PVA-GO复合膜, 运用紫外吸收漫反射光谱(UVRS)分析了PVA-GO复合膜的吸光性能, 通过电子天平连接计算机软件测量PVA-GO蒸发水量。结果表明, 在一定范围内, 随着GO质量浓度的增加, PVA-GO蒸发水量不断增加。当GO质量浓度达到7%时, PVA-GO复合膜能够较好地被静电纺丝成纤维网状结构, 同时又具有良好的光热转换效果。通过扫描电镜(SEM)分析PVA-GO复合膜的表面特征, 发现无添加GO的PVA膜是纤维丝状结构, 表面光滑, 且纤维直径大小一致, 分布均匀。当在PVA中填充7%GO时, 纤维网接而成, 部分GO均匀包裹纤维丝。在真空环境下, 423 K高温处理后, PVA-GO复合膜致密度增加, GO附着纤维丝程度提升。当使用980 nm红外激光辐射时, PVA-GO复合膜的蒸发速率为0.81 kg/(m2·h), 约是聚乙烯醇膜的两倍。同时, 蒸发效率达到51%。这不仅提高了光热转换性能, 增加了光能利用率, 还可以为海水淡化的工业应用提供参考。

为了解决金属箔材微拉深工艺中高昂的微型模具设计制造成本问题, 采用无模具激光冲击微成形方法, 对脉宽5ns、直径50μm的高重复频率激光光斑微冲击成形20μm厚T2铜箔进行了理论分析和实验验证。结果表明,在约束层没有破损的情况下, 凹坑深度h、凹坑底平面直径L1和凹坑壁倾斜程度(L-L1)随着单脉冲能量E及光斑搭接率增加线性增大; 激光扫描内外圆周顺序对凹坑深度没有影响, 但会对凹坑底平面直径有影响, 先扫描外圆周时会形成更大的凹坑底平面直径, 无需模具, 凹坑形貌是可控的。这一结果对激光无模微拉深渐进成形的进一步研究是有帮助的。

以20Cr13 不锈钢板材为实验材料，采用正交实验法进行了Nd∶YAG 脉冲激光打孔实验，分析了工艺参数(脉冲能量、脉冲个数、脉冲宽度、重复频率及离焦量)对微孔成形质量(孔径和锥度)的影响程度，推荐了20Cr13 板材脉冲激光打孔的优化工艺参数组合(通过正交实验法优化得到)和优化实验条件(通过实际实验样品的测量比较得到的成形质量最好的工艺参数组合)。研究结果表明：对于20Cr13 板材Nd∶YAG 脉冲激光打孔，脉冲能量、脉冲宽度和离焦量是影响打孔成形质量的主要因素，脉冲个数和重复频率是影响打孔成形质量的次要因素。

利用三维电磁仿真软件CST 模拟设计了一款小型电聚焦条纹管，在模拟中采用了正交实验法来确定条纹管各电极间距离及各电极电压。同时，根据条纹管像差定义对其像质进行了全面的理论分析和评价。优化设计的条纹管阴极有效工作面积直径大于28 mm，物理时间分辨率优于30 ps，边缘静态空间分辨率大于20 lp/mm，条纹管放大倍率为1.07，总管长仅为100 mm，管外围直径为50 mm。满足航天、空间探测以及海洋执法等应用领域非扫描式激光雷达技术对大探测面积、超小型条纹变像管的应用需求。

激光冲击成形技术用于微细薄板拉深成形，有望改善传统成形中的高昂模具费用及摩擦效应问题。采用纳秒高能短脉冲激光诱导冲击动态压力载荷，研究了激光能量密度在15.1~27.0 J/cm2范围内薄板工件的激光冲击动态拉深半模成形的变形量变化规律与成形极限，实验观察到了逆向形变的发生。分析结果表明表面逆向形变是工件在激光冲击载荷作用下撞击下模底面后反弹而产生的。进一步研究了激光能量密度对逆向形变的影响，提出了通过降低激光脉冲能量、由单脉冲到多脉冲作用的方法改善逆向回弹，有效实现了较高的模具贴合程度。

通过原位合成法以聚乙烯醇辅助合成了6.5 nm、10 nm和15 nm的PbSe量子点, 研究了掺杂PbSe量子点的光致聚合物的全息特性.将三种尺寸的PbSe量子点按不同浓度分别掺入光致聚合物中, 制成无机-有机复合型光致聚合物膜, 并对其全息性能进行研究.复合聚合物膜的UV-Vis吸收光谱表明掺入的PbSe量子点并未与聚合物中的有机组分发生化学反应.采用氩氪离子激光器输出的647 nm红光研究了复合聚合物膜的透过率和全息记录光栅的布喇格偏移与衍射效率.透过率曲线表明PbSe量子点在复合聚合物膜中分散良好, 膜表面均匀.由于PbSe量子点在聚合物链中起支撑作用, 复合聚合物膜在全息记录过程中不易发生形变, 从而增加了聚合物膜的抗缩皱能力.衍射效率曲线表明掺入PbSe量子点的复合聚合物膜的衍射效率比未掺杂的有所提高.此外, 体系存在一个最优值, 当掺入平均粒径为10 nm且浓度为3.6×10-6 mol/L的PbSe量子点时, 样品的透过率达到84%, 衍射效率从67.2%提升到89.7%, 缩皱率降低到0.8%, 极大提高了材料的全息性能.

为了确定三坐标激光测量的最佳参量组合, 获得较好的测量效果, 采用正交实验法进行了理论分析和实验验证。在选取实验中设置的第10档最快速率、频率选取为30Hz、景深水平选取为最佳景深、角度垂直于被测工件表面的参量组合下, 测量效果最佳。结果表明, 该研究中参量选择从定性跨越至定量, 可有效改善三坐标激光测量过程中参量选取难的问题。

采用正交实验法分析反射碗和透镜两部件的各个因素对 LED发光强度分布的影响, 并仿真设计出优化参数后的高强度、窄光束大功率 LED。这一设计方法对 LED的一次光学系统设计具有一定的指导意义, 并有助于提高大功率 LED光学系统设计的效率, 降低 LED封装的试验成本。

外来生物入侵已成为当前全球性的环境问题，为此迫切需要一种能实现现场检测的植物检验仪器。研究了一种用于幼虫现场检测的便携式图像分析仪，该仪器采用变焦显微物镜系统，能实现0.7～9倍的变焦；以发光二极管（LED）为光源，采用正交实验法进行反射式均匀照明系统的优化设计，使目标面上Ф50 mm的范围内照度均匀性达到83.7%；编写出专用的幼虫图像分析软件，对被检幼虫进行分析与识别。便携式幼虫图像分析仪的研制，为植物检验检疫在线检测提供了新的手段。