为了满足当前新能源动力电池高速生产线极限制造的需求，基于激光焊接过程中的能量分布特征，系统分析了铝合金激光焊接中光纤激光器的光束质量效应，研究了光束质量与焊接稳定性和焊接效率之间的定量关系。随着激光器光束质量因子（M²）的减小，焊缝熔深为2.7 mm时焊接速度呈增大趋势，焊接熔深的工序能力指数（CPK）值也呈增大趋势；当M²从11.60减小到1.25时，焊缝熔深为2.7 mm时激光器的焊接速度增加了5.5倍，焊接熔深CPK值提升了2.3倍。基于激光能量分布特征的分析结果，激光器光束质量效应的提升机制为：在保持相同熔深的条件下，M²越小，能量密度极大值越大，且焊道边缘与中间区域之间的能量密度极值差越大，工件材料的能量吸收效率会越高，则激光器的焊接效率越高。提出将激光器能量密度极大值和能量密度极值差这两者的乘积作为激光器能量密度焊接效率影响因子，由理论计算可知，M²为1.18时的激光器能量密度焊接效率影响因子比M²为11.6时的增加了5.2倍，与实验结果基本一致。

艾里光束具有无衍射、自加速和自愈合三大特性, 其中自加速特性最吸引人。为更全面了解艾里光束的自加速特性, 在保证其轨迹完整的前提下, 基于几何变换改变相位图中立方相位的相对位置和旋转角度来探究艾里光束的加速特性, 利用傅里叶光学推导出对应的光谱公式进行验证。结果表明, 相位图几何变换调制可以显著改变艾里光束的传播轨迹位置和空间偏转位置。研究对艾里光束的自加速特性领域及应用提供了更全面的认识, 对控制其他加速光束的理解提供了新的思路。

为探究高压气体爆破与炸药爆破振动特征差异, 根据压缩气体与水蒸气容器爆破能量法建立了不同气体压力与炸药的当量关系, 设计开展了模拟岩体高压气体爆破与炸药爆破振动试验。基于试验结果对2种爆破振动持续时间和振动速度进行了分析, 并利用小波包变换技术对2种振动信号能量在频域上的分布规律进行了对比分析。试验结果表明：高压气体爆破振动持续时间远大于炸药爆破振动持续时间, 2种爆破振动持续时间均随着距离的增大而减小; 且高压气体爆破振动持续时间随着爆压的增大而减小, 但炸药爆破振动持续时间随当量大增大而增大。高压气体爆破振动速度远小于炸药爆破, 但随着距离的增大, 2种爆破振动的峰值趋于接近, 且高压气体爆破振动速度较炸药爆破振动速度衰减缓慢。随着距离的增大, 高压气体爆破与炸药爆破振动信号主频带向低频转移并且主频带所占能量比例逐渐降低; 与炸药爆破相比, 高压气体爆破振动信号属于更加低窄频的信号、能量在频域上更集中、主频带能量占比较高。

为研究艾里光束的聚焦特性，基于几何相位推导出了圆柱坐标系下聚焦区域附近电磁强度矢量和能量通量的理论公式，并利用矢量衍射理论对其可行性进行了验证。结果表明：几何相位调制参数可以显著改变艾里光束的主瓣尺寸、光瓣间距和能量分布；通过在艾里光束原立方相位基础上引入涡旋相位，有效地转换了光束主瓣的能量和相位，且光束主瓣不再保持原有形态。本研究为艾里光束在光学采样与操作、光通信、数据存储和成像等领域中的应用提供了一定的基础。

使用分子动力学方法计算了Mo、Si原子发生反射和再溅射的概率,以及原子的反射、再溅射角度和能量分布。考虑了四种碰撞:Mo原子与Mo基底碰撞、Mo原子与Si基底碰撞、Si原子与Si基底碰撞、Si原子与Mo基底碰撞。模拟发现,当沉积原子传递给基底的能量降低时,发生反射的概率增加,但是发生再溅射的概率降低。此外,入射角度对反射概率、再溅射概率的影响与沉积原子和基底原子的种类有关;然而,入射能量越高越容易发生反射、再溅射。最后,进行了磁控溅射实验,在具有不同倾斜角度的基底上制备了Mo/Si多层膜样片,实验结论验证了仿真结果。研究结果可以用于模拟磁控溅射镀膜过程,优化镀膜工艺。

准分子激光的能量利用率成为制约其在加工领域进一步发展的重要因素。为了解决这一问题开展了用于准分子激光汇聚的新型拉锥光学元件的研究与设计。通过对拉锥石英管外部轮廓的提取和模拟, 结合拉锥过程中熔融区的变化规律, 得到拉锥区域的曲线函数, 通过与大量拉锥石英玻璃管的外部轮廓数据进行对比修正, 最终得到拉锥形状函数。基于形状函数模拟元件实际形状, 通过对光束的追迹以及损耗的计算, 模拟光束的实际损耗和光斑形状。最后基于模拟结果的函数曲线制作拉锥光学元件。准分子激光通过该光学系统后可于出光口得到一个内环直径为100 μm的圆形光斑, 光能的利用率在80%左右, 解决了准分子激光光斑形状不规则和能量分布不均匀的问题。

截止目前, 多国相关颜色科学工作者已累计提出了40多个色差公式, 但是目前所有的色差公式的相关使用, 都只能限定在CIE给定的观测条件。 固态照明作为近些年光源研究的重点方向, 相关的研究如基于LED照明条件的色差研究仍未展开。 该研究遵循CIE的色差研究指导原则, 首先选取CIE推荐的17种颜色中心中的五种颜色, 制成实验色块样张, 分别以U30, TL84和D65光源为参考光源, 以LED灯泡为实验光源。 选用CIE1976LUV色差公式、 CIE1976LAB色差公式、 CIEDE2000色差公式分别对打印色块进行理论色差值的计算。 然后采用20名观察者, 通过心理物理学的视觉评价实验对打印色样进行主观色差评价, 最后通过标准化残差平方和(STRESS)将客观计算值与主观评价数据进行对比分析。 发现实验中选用的三种色差公式在LED照明条件下的色差预测性能均不是很理想。 相比而言, 在LED照明条件下, CIE1976LUV公式的预测性能相对要好, CIEDE2000公式次之, CIE1976LAB公式最差。

光电阴极发射光电子的时间特性影响条纹相机和电子衍射系统等时间分析仪器的时间分辨率。 使用蒙特卡罗方法研究了光电子的能量、角度分布模型的随机抽样方法,对能量的余弦、Maxwell分布给 出了快速的乘抽样方法。计算了光电子的余弦、Maxwell、Beta、Rayleigh、Henke分布等7种能量模型的 时间弥散值。验证了时间弥散计算公式的弥散系数为2.643 kg1/2·A_1·s_1, 其与加速电场场强的指数关系为-0.996。该方法和结果在飞秒光电子传播动力 学、飞秒条纹相机、飞秒电子衍射仪等领域有广泛应用。