提出一种基于正则化方法改进的气溶胶微物理特性反演算法，通过引入模式半径范围作为先验约束，并对差异最小值附近的解进行平均，以解决反演时存在的欠定问题。对1500组不同类型的气溶胶粒径分布进行仿真，测试了所提反演算法对气溶胶微物理特性参数的反演精度与稳定性。考虑在20%随机高斯噪声的影响下，90%以上气溶胶的有效半径、体积浓度和表面积浓度反演相对误差可被控制在±33%、±45%和±50%范围内。误差统计结果表明，所提算法基于多波长的气溶胶光学特性，可实现对气溶胶粒径分布的可靠反演。

在激光诱导击穿光谱(LIBS)技术中，离焦量的选取对LIBS的探测灵敏度具有重要影响。LIBS光谱强度最大时对应的最佳离焦量具有基质效应，不同物理特性的金属基质样品具有不同的最佳离焦量。通过实验测定了12个物理性质有明显差异的高纯金属样品的最佳离焦量，初步推测了最佳离焦量与金属基质元素物理特性参数之间的关联，所得结论支持前期LIBS击穿阈值的研究结果。本文研究结果表明金属基质元素的力学、光学、电学和热学特性对最佳离焦量有影响，尤其是基质金属元素的热导率和比热容对最佳离焦量影响很大，且都与最佳离焦量正向关联。本文依据基质元素物理特性参数的本质对最佳离焦量的基质效应机理进行了合理分析，分析结果对进一步理解LIBS技术中的基质效应机理和修正基质效应提供了基础支撑。

AlO自由基在金属有机化学、 催化材料、 燃烧化学及天体物理学等领域受到人们的广泛关注, 研究外辐射场下对AlO自由基的物理特性和光谱特征的影响将有助于更深入理解和增强在相关领域的应用。 采用密度泛函理论B3PW91方法, 在6-311+G(3df, 2p)基组水平上优化了不同辐射场(-0.04~0.04 a.u.)下AlO自由基的基态稳定构型, 用同样方法计算了该构型的分子结构、 总能量、 能隙以及红外光谱、 拉曼光谱、 紫外可见吸收光谱受外辐射场的影响。 结果表明, 分子结构与辐射场有关。 在外辐射场变化范围(-0.04~0.04 a.u.), 自由基总能先小幅度增大(-0.03 a.u.达到最大值)后大幅度单调减小; 分子键长在负辐射场(-0.04~0 a.u.)没有明显变化, 但在(0~0.04 a.u.)正辐射场下单调变长; 偶极矩先减小(-0.03 a.u.达到最小值)后增大; 而能隙先不断增大(-0.04~-0.02 a.u.), 在(-0.02~0.03 a.u.)辐射场能隙基本稳定, 随后单调下降。 正辐射场(0~0.04 a.u.)对AlO自由基的振动频率和红外强度的影响较大, AlO自由基在0.04 a.u.辐射场下的红外光谱红移74 cm-1, 其对应光谱强度是未加辐射场的80倍; 正辐射场(0~0.04 a.u.)的拉曼光谱红移较明显, 在0.04 a.u.红移78 cm-1; 负辐射场(0~-0.04 a.u.)对拉曼光谱影响也较大, 在-0.03 a.u.辐射场下具有很强的拉曼活性是未加辐射场的688倍; 正辐射场(0~0.04 a.u.)下AlO自由基的紫外可见吸收光谱中原来无辐射场下的最大吸收峰(170 nm)蓝移了22 nm且吸收幅度减至一半, 在负辐射场范围内(0~-0.04 a.u.)该吸收峰也辐有蓝移其强度也有减弱趋势; AlO自由基的无辐射场下第二个最大紫外可见峰在正辐射场作用下, 其波长从282 nm一直递减蓝移13 nm和吸收强度递增至2.2倍, 负辐射场范围内(0~-0.04 a.u.)该吸收峰红移10 nm和吸收强度递增了6.2倍, 超过了无辐射场下最大吸收波长强度。

自20世纪60年代激光器被发明以来, 其脉冲宽度被不断压缩至亚皮秒及飞秒量级, 使得激光加工技术进入到了超短脉冲阶段。为了进一步优化超短脉冲激光的微加工, 理论研究必不可少。主要论述了超短脉冲激光与不同类型材料之间的相互作用机制。简述了超短脉冲激光微孔加工中的典型物理特性, 如等离子体效应、自聚焦和光丝效应及锥形辐射等。分析了超短脉冲激光微孔加工的理论研究现状, 并得出了目前理论研究中存在的问题。

针对固定翼飞行器在飞行控制过程中存在的状态受限以及执行器物理特性限制等问题,提出了一种带有指令滤波器的反步模糊自适应控制器。首先,建立带有误差项的MIMO严反馈系统; 其次,建立模糊系统在线逼近子系统误差项,基于Backstepping法对每一个子系统设计虚拟控制律; 再次,考虑状态受限和执行器的物理特性(包括幅值和速率受限),将设计的虚拟控制律通过引入幅值、速率和带宽限制的指令滤波器,对滤波误差项进行补偿; 最后,运用Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统有界且跟踪误差指数收敛于零的一个邻域内。仿真结果表明,设计的控制器具有很强的稳定性和鲁棒性。

使用美国ARM计划安徽省寿县站2008年的微脉冲激光雷达和毫米波雷达的观测数据对寿县上空卷云的宏观物理特性进行了分析，联合两种雷达观测卷云扩大了卷云的边界轮廓，得到更为全面的卷云信息，结果表明了联合激光雷达和毫米波雷达观测卷云的必要性。在此基础上，对观测期间寿县上空的卷云个例进行统计分析，结果显示：卷云过程的平均云底高度分布在5~10 km，其中6~7 km范围所占的频率最大；平均云厚的分布范围为0.25~5 km，其中90.8%分布在0.5~2.5 km；卷云过程持续时间总体上随着持续时间的增大呈减少的趋势，持续时间最长为35.5 h,平均为3.6 h，持续时间小于5 h的卷云过程占82.5%。

卷云具有辐射强迫作用，而卷云的微物理特性是影响辐射强迫的主要参数。对基于微脉冲激光雷达和毫米波雷达联合反演卷云微物理特性的算法进行了研究。该算法首先利用微脉冲激光雷达探测到的卷云回波信号反演出消光系数，然后用该消光系数和毫米波雷达测得的卷云回波信号强度值共同反演出卷云的冰水含量(IWC)和粒子有效尺寸(GES)。使用微脉冲激光雷达数据和毫米波雷达数据对发生在寿县的一次卷云过程进行分析，得出卷云冰水含量分布在10-3~10-1 g/m3，冰晶粒子有效尺寸分布在1~200 μm，与经验值相符，其变化也符合卷云的演变规律，说明了该方法的有效性。

对5A06铝合金激光电弧双面焊接（LADSW）特性进行研究，通过光谱诊断、电弧电压测量和基于斯塔克展宽法的电弧电子密度估算，对激光作用下的电弧物理特性进行分析。结果表明，借助电弧的辅助加热作用，可以明显地改善铝合金激光焊缝表面成形，显著降低甚至消除铝合金激光焊气孔。通过调整激光和电弧能量的匹配，可实现对接头形貌的控制，其中对称“X”型接头内部缺陷较少，具有最佳的力学性能，抗拉强度可达到母材的90%以上。与常规的钨惰性气体（TIG）电弧相比，典型的LADSW电弧形态具有明显的收缩；LADSW电弧具有更多的金属原子，而Ar原子则减少；LADSW电压下降，且更加稳定；LADSW电弧电子密度明显增加。与相同条件下的常规激光焊相比，LADSW激光焊等离子体面积略有增加。