通过两个不同波长的数字全息包裹相位差产生数字拍频，得到一个等效波长相位图以消除相位包裹，然后用该等效波长相位光程与任一记录波长做比较，确定单波长包裹相位中相位跳变的位置和跳变倍率，进而实现了单波长包裹相位展开，使相位噪声不随等效波长相位展开而放大，结果表明该方法可使相位噪声引入的误差减小2Λ/λm 倍。用650 nm 和632.8 nm 两个波长的激光对用快刀伺服加工的微结构光学元件表面进行了数字全息测量，得到了等效波长为0.024 mm 的加工纹理相位展开图，并用频谱滤波得到了元件微观形貌的低频和高频三维数据，各频段表面的粗糙度分别为33.2 nm，19.3 nm，23.4 nm，分析了各种微观结构产生的原因，并对快刀加工的切削参数进行了分析。

通过以液氨为制冷工质的开式喷雾冷却系统,在相同实验条件下研究了二极管激光器(DL)热沉喷雾表面分别为光滑表面、均匀密排微孔、深孔和多孔表面结构时的冷却效果,实验结果表明: 在热流密度达到300 W/cm2时,冷却表面温度均保持在28 ℃以内,适用于高热流密度下的DL热管理问题; 喷雾表面均布微结构能显著强化喷雾冷却性能,当采用均匀密排多孔表面时,散热功率达511.5 W/cm2,对流传热系数为346 701.1 W/(m2·℃),传热系数较光滑表面时提高了83.9%。

用白光干涉检测(WLI)法检测微结构表面形貌时, 其光滑结构面和边角数据很容易丢失, 因此本文提出了自适应方向WLI检测法。该方法分别沿着每个微斜面法向进行自适应方向检测, 评价分析其面形、特征轮廓和特征点的加工精度。首先, 采用#3000金刚石砂轮微细尖端在Si表面加工出高度为50 μm、宽度为56 μm且光滑的微锥塔结构。然后, 利用四次检测点云对微磨削表面进行拼接与重建。最后, 分析面形误差、特征轮廓误差和特征点误差。实验显示: 自适应方向WLI检测可以重构出完整的微锥塔结构表面, 微磨削的面形误差为5.3 μm, 表明该微磨削技术可以确保微锥塔结构光滑Si表面的加工精度。但是, 对微锥塔结构表面特征轮廓误差及特征点误差的评价表明, 特征轮廓误差高达7.7 μm, 而特征点误差约为15 μm, 约为面形误差的3倍。分析认为这些误差是由微金刚石砂轮V形尖端磨钝及微磨粒钝化造成的。

以蒸馏水为工质，在闭式循环喷雾冷却系统上，变化喷雾流量，研究了表面几何结构对喷雾传热性能的影响。从对流换热和相变换热比例关系的角度，对喷雾换热机理进行了实验研究。结果表明：与光滑表面相比，微结构表面可明显增强喷雾换热强度，这主要归因于相变换热的增强。表面温度较低时，直肋面换热效果最好；增大流量，光面换热增强，而直肋面变化不明显。表面温度较高时，方肋面换热效果最好；随着流量增大，所有面换热均增强。对于微结构表面，相变换热份额均大于50%，故而以相变换热为主；而光滑表面，即使在温度较低时，相变换热份额也大于20%。临界热流密度与三相接触线长度正相关，流量为15.9 mL/min时，方肋面、直肋面和光面的临界热流密度依次为159.1，120.2，109.8 W/cm2，蒸发效率分别为96.0%，725%，67.1%。

为了获得具有纳米级表面质量的微结构表面，利用‘Nanosys-300’超精密复合加工系统实现了微结构表面的三维金刚石飞切加工，研究了主轴转速、进给量以及背吃刀量对微结构表面粗糙度的影响。理论分析表明，金刚石飞切加工微结构时理论表面粗糙度沿法线方向并没有变化，而沿进给方向存在着周期变化。减小进给量和金刚石飞刀前端角或增大切削半径可以降低理论粗糙度值。实验分析表明，表面粗糙度值Ra随进给量的增加而增加，主轴转速对Ra影响不大。切削聚碳酸酯(PC)时，在5~40 μm Ra随背吃刀量的增加而增加；而切削铝合金(LY12)时，在2~10 μm Ra随背吃刀量的增加而减小。实验中Ra最好可达38 nm(LY12)和43 nm(PC)。最后，利用优化工艺参数加工出了微沟槽阵列和微金字塔矩阵微结构。