提出一种可实现351 nm波长激光高通量传输的终端光学组件(FOA)的物理设计方案，研究了设计优化方法，并利用神光Ⅱ装置第九路系统开展了实验研究。实验共进行了33发激光发射：激光光束净口径310 mm，时间脉冲宽度3 ns，1053 nm波长激光能量1000～4500 J。实验获得最高三次谐波转换效率69.6%和351 nm波长激光传输通量3.76 J/cm2，同时监测到高通量激光传输引起的动态环境污染物颗粒变化数和光学元件激光诱导损伤等现象。实验结果表明，通量密度约为3 J/cm2@351 nm的光学元件损伤主要是由激光传输散射鬼光束辐照材料所激发的污染物所致。

利用六温度模型理论对声光调Q CO2激光器的动力学过程进行了理论分析，并与速率方程理论计算的结果进行了比较，证明这两种理论在激光输出性能方面的计算结果基本一致。六温度模型理论模拟的脉冲激光波形有明显的拖尾，与实验结果更相符，且更全面地解释了激光器工作气体中不同分子能级间的能量转移过程。利用六温度模型模拟了输出功率作为输出镜透射率的函数曲线，得到了最佳输出镜透射率参数，其结果与实验相符。实验表明，输出窗口的透射率对激光输出性能影响明显，可通过优化输出镜透射率来改善激光器的输出性能。实验中获得的激光脉冲宽度为160 ns，峰值功率为4750 W。

对射频放电产生单重态氧进行了实验研究，在不同掺杂物种、不同电极间距、不同稀释配比的情况下，研究了单重态氧相对产率的变化规律，分析了单位氧流量注入能量对单重态氧产率和电效率的影响。实验表明，NO和Hg蒸气的加入，使放电产生单重态氧的相对产率都有显著的提高。随着电极间距的缩小，可以实现高气压工作，放电总压可以达到22.6 kPa，氧气分压超过了4.0 kPa，产率方面也有大幅度提高。单位氧流量注入能量在150~400 J/mmol时，单重态氧产率比较高；电效率较高的区域对应的单位氧流量注入能量在150 J/mmol左右。

喷雾相变冷却是一种具有高热流密度散热特点的冷却方式。采用紫铜棒加热器作为热源，通过调节背压阀改变喷淋室压力，重点研究了在高热流密度散热需求下，以液氨为工质的双喷嘴阵列在不同饱和压力下的喷雾相变冷却传热特性。实验结果表明，随着液氨饱和压力的增大，液氨气化潜热的降低有利于喷雾相变由单相强制对流换热向核态沸腾换热的转变；在相同热流密度下，随着液氨饱和压力的增加，热表面温度升高，过热度降低，换热系数增大，冷却能力得到大幅度提高；当热流密度为310 W/cm2，喷淋室压力为4.01×105 Pa时，热表面温度仅为19.5 ℃，换热系数可达1.48×105 W/(m2·K)，为高热流密度散热实现较低温度的冷却技术提供了参考。

近年来，在光散射颗粒测试技术中越来越多地采用了高斯光束作为入射光，高斯光束的传播及其物理参数对测量结果至关重要。傍轴近似条件下通过菲涅耳基尔霍夫衍射公式推导出高斯光束垂直入射到不同折射率介质中的传播表达式，并通过数值计算进行验证。结果表明，对于非强聚焦高斯光束，当传播方向与界面垂直时，在不同折射率介质中光束的传播仍然满足高斯分布规律，并且其束腰半径参数不变、束腰位置参数取决于相邻介质的折射率比值。

通过1064 nm激光抽运BaWO4晶体的拉曼技术，获得了1103 nm的拉曼光输出。尺寸5 mm×5 mm×46 mm的BaWO4晶体按X(ZZ)X配置，实现了332 cm-1频移的受激拉曼散射。在激光二极管抽运功率为7.55 W，声光Q开关工作频率为17 kHz的条件下，获得平均功率为1.23 W的拉曼光输出，光-光转换效率达到16.3%。此时得到的拉曼光脉冲宽度为27 ns，相应的峰值功率为2.6 kW。光束质量因子在两个正交方向上分别为2.0±0.2和1.8±0.2。同时，估算了此时BaWO4晶体的热透镜焦距，其值为-1100 mm。

为了解决空空导弹用红外激光引信易受烟雾干扰的问题，试制了高重复频率、高功率GaN基紫光激光器，利用瑞利散射原理和分子散射原理，分析了烟雾散射和飞机目标散射的差异性。在计算双色激光器对烟雾散射差异主要机理的基础上，在固定空间箱体建立的烟雾室内，利用紫光激光器和红外激光器形成的双色激光器及锁相放大电路，对烟雾进行了双色激光散射特性的测试，得到了相同烟雾状态下两个波长激光的烟雾散射比大于3的测试结果。对比理论计算结果和试验数据结果，确认紫光激光器可用于激光引信抗烟雾干扰，分析该抗干扰效果在烟雾浓度大时尤其明显。

到靶能量和光斑分布参数是评价高能激光系统性能指标的重要参数，为准确测量中红外高能激光系统远场能量和功率密度的时空分布，采用热吸收和光电探测相结合的测量方法，研制了可用于大面积、长脉冲中红外高能激光测量的复合式光斑探测阵列。探测阵列由石墨热吸收单元和PbSe光电探测器阵列、信号调理放大电路、数据采集单元和信号处理单元等几部分组成，有效测量面积为22 cm×22 cm，光斑测量空间分辨率为2.2 cm，时间分辨率为20 ms，能量测量不确定度小于10%，功率密度测量不确定度小于15%。采用该系统，可实现高能量、大面积中红外高能激光光斑参数的综合测量。

使用I类非共线相位匹配结构，建立三维空间和时间的数值计算模型，优化设计了一个焦耳级光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）系统。该系统主要由两级三硼酸锂(LBO)预放大器和一级三硼酸钙氧钇(YCOB)功率放大器组成。通过将抽运光的时空波形整形成超高斯形状、使用走离补偿结构、仔细分析及选取各级参量放大器的长度等措施，保证了最后输出信号光的能量稳定性，同时还获得了较高的能量转换效率和好的光束质量。理论设计结果表明，该系统的各项参数均满足神光Ⅱ九路前端的技术指标要求，是一个具有可行性的设计方案。

热烧蚀破坏是激光辐照过程中最常见且最易发生的现象。为防御激光辐照对壳体的热烧蚀破坏，以现有防护结构为基础提出了一种含液体金属的复合壳体结构，通过在壳体防护结构中设置一种能在常温下处于液体状态的金属材料，借助液体金属材料良好的导热特性及流动性能，在激光辐照时将光斑辐射部位所积聚的大量能量快速疏散，从而达到防护激光**的目的。为明晰这种含液体金属复合壳体结构的抗激光性能，建立了相应的三维模型，并对其中典型的抗激光辐照过程进行了数值模拟和分析。结果表明，此方法可有效降低激光光斑照射表面的温度，从而延缓壳体发生软化的过程，由此还可实现更强大的抵御激光辐照的能力。新方法可进一步推广至各式反激光防护体系中。

对自行设计的插入式微槽道散热进行数值计算。重点研究了影响散热效果、槽道阻力的3个主要因素：流量、流体工质类型和插入肋片的接触方式。通过正交方法进行数值计算，给出了最优的槽道设计方式、流量和流体工质的组合，并计算了各个因素对散热效果的显著性水平。通过计算耗时和成本的比较，说明数值正交方法在优化设计方法上的优势。

对目标在回路(TIL)光纤激光阵列自适应锁相技术开展了理论与实验研究。介绍了目标在回路自适应锁相光纤激光阵列的基本结构和单抖动法的基本原理。搭建了两路高功率光纤放大器，利用信号处理器执行单抖动算法，实时控制光束的相位，实现了两路10 W级光纤放大器的目标在回路自适应相位锁定。实验结果表明，目标在回路自适应锁相光学系统能够有效控制光纤激光的相位噪声，实现阵列光束的相位锁定，光斑对比度可提高到73%。

采用无水乙醇低温冷却Yb:YAG片状放大器结构，验证温度对准三能级结构Yb:YAG晶体自吸收的影响。详细研究了放大器在不同条件下的放大性能。在光抽运能量为2.17 J时，单通双程的小信号增益在低温(213 K)下可达3倍；采用双通四程放大结构，小信号增益提高到9倍，获得了单脉冲能量60 mJ的信号光输出。

通过建立耦合模方程，对一种同时包含传输芯和增益芯的复合结构光纤中的模场耦合特性进行了理论分析，同时使用速率方程和热传导方程对基于这种复合结构光纤的激光放大器的增益特性和热分布进行了数值计算和分析。研究结果表明，复合结构光纤中抽运光的耦合特性与抽运光的模式、纤芯半径和纤芯距离等因素有关；与端面抽运光纤激光放大器相比，这种复合结构光纤放大器对抽运光的吸收和激光转换相对平缓，光纤具有相对低的温度分布。因此，基于这种复合结构光纤的新型抽运技术可以解决使用端面抽运技术进行抽运时增益光纤温度过高的问题。这种复合结构光纤用于研制大功率光纤激光（放大）器有很大的优越性，为研制超大功率光纤激光（放大）器提供了一种新的途径。

运用Collins衍射积分公式以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法，推导了倾斜探测光束通过有中心遮挡和探测器倾斜的猫眼光学镜头的三维解析传输公式。通过数值计算分析了畸变反射光束的回程传输特性。研究表明，入射角和探测器倾斜角的存在导致反射光束产生不对称畸变，且反射光中心相对原路返回位置存在偏差。中心遮挡和入射角的存在导致反射光束成为扭曲的空心光束。随着回程传输距离的增大，畸变的反射光束逐渐演变为实心单峰光束。

采用全新设计的大功率微重力热管，对大功率空间全固态激光器实施高效传导冷却，实现了对激光放大器废热的有效耗散，获得高光束质量、高功率的激光输出。鉴于激光板条放大器的主要热源为抽运激光二极管(LD)叠层及板条增益介质，实验设计了新型放大器散热结构，分别采用单通道和并行双通道微重力热管对两级串接放大器进行散热实验。结果表明，两级放大器热沉的温度均可稳定在设定的LD工作温度范围内，获得平均功率大于20 W，放大倍数大于20倍，光束质量因子M2x，M2y控制在1.42和1.31的激光脉冲输出。

设计了中心波长为1550 nm的高重复频率纳秒脉冲激光器。通过在法布里-珀罗(F-P)腔内加入半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为被动锁模器件，采用全负色散光纤作为增益介质，在未加入任何脉冲压缩机制的情况下，在抽运功率为75 mW时获得了脉宽约1 ns,重复频率为10.74 MHz的稳定锁模脉冲激光输出，光谱中心波长为1550 nm，3 dB谱宽小于0.1 nm，在抽运功率为130 mW时得到最高输出功率20.5 mW，光-光转换效率大于33%。实验表明基于SESAM被动锁模的激光器在采用全负色散光纤时能产生纳秒级脉宽、高重复频率的脉冲输出，且锁模稳定。

通过激光在中碳钢基体表面熔覆NiCrBSi+Ta复合涂层原位生成了TaC颗粒。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的形貌、成分和物相。讨论了TaC颗粒的形貌、生长机制、分布情况以及影响颗粒分布的因素。结果显示，TaC颗粒为等轴或花瓣状，其形成机制主要是独立形核生长、碰撞烧结和原位析出。TaC颗粒分布均匀，没有出现明显的梯度分布现象。TaC颗粒被基体相晶界捕获而不是被基体相吞没或推至涂层顶部，这促使颗粒均匀分布。TaC颗粒周围生长有针状铬的硼化物或碳化物，应有利于颗粒与基体牢固结合。不同于其他碳化物的是，研究发现TaC颗粒中固溶了大量的Si元素，这为控制陶瓷颗粒强化材料中的Si含量提供了一种新途径。

基于激光与物质的相互作用，针对声光调Q YAG脉冲激光修整青铜金刚石砂轮开展研究。建立了单脉冲激光烧蚀青铜和金刚石温度场的有限元模型，模拟了不同激光功率密度作用下青铜和金刚石的温度分布。借助温度场云图得到了可供修整试验参考的激光参数：适用于修锐的脉冲激光功率密度范围为1.66×107~7.5×107 W/cm2；适用于整形的脉冲激光功率密度范围为9.95×107~3.52×108 W/cm2，并从中选取典型参数进行修整试验，获得了良好的砂轮表面形貌。在仿真和试验的基础上，进一步分析了脉冲激光修整青铜金刚石砂轮的机理。

采用固体脉冲NdYAG激光器，对AZ31B镁合金进行了液氮极端冷却条件下的表面熔凝试验，并与在空气中冷却的熔凝层和原始镁合金进行了对比。结果表明，液氮冷却熔凝层的晶粒比空气冷却熔凝层晶粒更加细小。液氮冷却熔凝层的显微硬度达到70~77 HV0.05，明显高于原始镁合金的显微硬度(约55 HV0.05)，且高于空气冷却熔凝层的60~67 HV0.05。磨损试验表明，液氮冷却熔凝层的磨损量为1×10-3 g，小于空气冷却熔凝层的2×10-3 g，说明液氮冷却条件更有利于镁合金表面耐磨性能的提高。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试结果表明，液氮冷却熔凝层和空气冷却熔凝层的腐蚀电位较原始镁合金分别降低了22 mV和29 mV，阳极腐蚀电流密度分别提高了1倍和2倍，说明激光熔凝使镁合金的耐腐蚀性能有所降低。

为了获得表面平整的薄壁零件，针对DZ125L高温合金材料，采用不同工艺参数组合进行了激光金属直接成形(LMDF)单道熔覆实验，系统研究了不同工艺参数(如激光功率、扫描速度、送粉率、Z轴提升量等)对单道熔覆层高度、宽度、宽高比和成形质量的影响规律，并优化了工艺参数。提出了一种三维表征单道熔覆层能量密度的新方法，推导出了相应的计算公式,从宽高比、稀释率和能量密度3个方面阐述了获得良好熔覆层和其成形工艺参数之间的相互匹配关系，为进一步根据设计的熔覆层尺寸来确定工艺参数提供了依据。实验结果表明,采用优化后的工艺参数成形出的薄壁零件质量明显提高，表面平整，无宏观缺陷。

提出了1Cr11Ni2W2MoV不锈钢激光冲击强化(LSP)后渗铝提高材料疲劳性能的工艺方法，采用振动疲劳试验方法研究了激光冲击强化后渗铝处理对材料疲劳性能的影响，并与激光冲击强化、渗铝状态进行了对比分析，实验结果表明，激光冲击强化后渗铝工艺方法显著提高材料的疲劳寿命。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)分析研究了激光冲击强化后渗铝对材料微观组织的影响，讨论了这种工艺方法对材料性能提高的机理。结果表明，激光冲击强化后渗铝工艺增加了渗铝层厚度，但不影响其渗铝层的性能，同时使1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体表面晶粒呈梯度分布，从而提高了试样疲劳寿命。

在Co基熔覆涂层材料成分与结构设计的基础上，利用脉冲激光诱导原位反应技术，在结晶器Cu合金基体材料上制备陶瓷相增强Co基梯度涂层。利用分析技术对制备涂层的组织结构、成分、性能和涂层形成机理进行了系统研究。结果表明,设计成分的梯度变化成功制备出具有3层梯度的Co基合金涂层，实现了涂层组织与性能的梯度变化。梯度涂层里没有裂纹和气孔缺陷，涂层与Cu合金基体形成冶金界面结合。激光诱导原位生成了纳米级Cr-Ni-Fe-C,MoNi4,Cr7C2,WC1-x等颗粒,起到了增强Co基合金梯度涂层的作用。梯度涂层各层的陶瓷颗粒数量呈现由第1层到第3层逐渐增多的趋势，硬度由铜合金基体的94 HV逐渐增加到最外层涂层的523 HV。涂层中石墨具有改善梯度涂层摩擦性能的作用。

研究了调Q激光器中微秒量级的长脉冲杂光对纳秒量级的主脉冲激光诱导冲击波的影响。通过调节调Q晶体的半波电压来改变晶体漏光和放大自发辐射的能量(长脉冲杂光)，同时保持抽运功率不变，利用压电传感器聚偏氟乙烯(PVDF)测量了主脉冲激光诱导的冲击波。研究结果显示，随着漏光和放大自发辐射能量的增加，主脉冲激光能量下降，脉冲宽度增宽，导致主脉冲激光功率密度下降，主脉冲激光诱导的冲击波峰值压力下降；同时材料表面被烧蚀得越厉害，当激光总能量为6.5 J，长脉冲杂光能量为2280 mJ时，铝箔被完全烧蚀。根据试验结果对激光诱导的峰值压力公式进行了修正，修正结果适合于长脉冲杂光存在时主脉冲激光诱导冲击波峰值压力的计算。

为了提高激光再制造的质量和效率，结合逆向工程和激光再制造的特点，介绍了缺损工件的激光再制造路径规划。阐述了扫描缺损工件的表面以得到点云数据，采用逆向工程重构修复区三维形貌，再配以激光再制造工艺进行路径规划。加工控制点矢量算法为加工头姿态提供了一种行之有效的方法。

采用波长为1064 nm，脉冲宽度20 ns的YLSS-D25A/M型激光器，按预定轨迹对6061-T6铝合金紧凑拉伸(CT)疲劳试样进行大面积光斑搭接的双面激光喷丸强化(LSP)处理，研究了喷丸强化前后试样中残余应力的分布情况，讨论了激光喷丸处理对含预制裂纹CT样疲劳裂纹扩展速率的减缓程度，分析了激光喷丸后试样的疲劳断口特征。结果表明，激光喷丸强化诱导的残余压应力场能有效地降低疲劳裂纹扩展速率，疲劳寿命提高64.4%，观察试样激光喷丸后疲劳断口的宏微观形貌，发现在疲劳裂纹扩展区，张应力轴与裂纹平面垂直，正断面上出现明显的疲劳辉纹，疲劳辉纹间距随着裂纹的扩展而逐渐增大。

针对目前光纤布拉格光栅(FBG)解调方案中采用低分辨率CCD测量FBG峰值波长时存在的问题，提出一种采用基于FBG实际反射谱构建基函数匹配CCD测量获得的有限测量点确定FBG峰值波长偏移量的新方法。分别在理论和实测上对这种方法的有效性和可行性进行了研究，证明这种采用FBG实际反射谱函数匹配有限测量数据的方法比采用特定函数拟合测量数据的方法能够更准确地获得FBG峰值波长的偏移量。实现了在CCD采样点数少、光谱分辨率较低的情况下对FBG峰值波长偏移量的高精度确定，有效地提高了实际工程应用中基于低成本CCD解调FBG峰值波长及其微小偏移量的准确性。

选用普通商用带尾纤的分布反馈式（DFB）半导体激光器作从激光器，测试了DFB半导体激光注入锁定的基本特性，如不同注入光功率下的锁定带宽、模式频谱、相位噪声及输出光功率，证明了相干光注入锁定具有极大改善从激光器频谱纯度同时不影响其输出光功率的特性；锁定后的从激光器可看作一个窄带、可调谐的光滤波器，并能提供一定的功率增益，滤波器的中心波长和带宽完全由注入光信号决定。将DFB半导体激光注入锁定技术应用于基于微波电光移频的布里渊光纤传感，实现了具有布里渊频移的单频信号提取放大，解决了直流工作点漂移带来的光强波动问题。

利用中心波长1064 nm的纳秒激光脉冲入射到普通单模光纤中，获得了从700 nm到超过1750 nm的超连续谱输出。在正常色散区抽运下，光谱首先出现多级拉曼斯托克斯线，随着抽运功率或光纤长度的增加，斯托克斯能量将进入光纤反常色散区，形成光孤子，随后与孤子相关的非线性效应将使光谱进一步展宽。实验结果表明，当单模光纤长度为28 m时，产生的光谱在1260~1750 nm范围内，有较好的光谱平坦度（小于3.8 dB）、较强的光谱光功率密度（平均约为0.4 mW/nm）并且单模输出。

提出栅格周期、光栅长度、级联间距不同的两个长周期光纤光栅级联(CLPG)模型，采用传输矩阵法和耦合模理论对两个长周期光纤光栅级联的光谱特性进行了研究。理论分析表明，级联间距对CLPG透射谱损耗峰的位置影响很小；在一定波长范围内，对特定结构的CLPG，其数值模拟的透射谱为一条直线，出现“光栅透明”现象；依据建立的理论模型，分析并推导出“光栅透明”条件。在CLPG写制实验中，适当调整光栅周期和光栅长度，使其满足“光栅透明”条件，测量光谱显示CLPG透射率几乎为0 dB，实验证明了“光栅透明”现象的存在。

利用离散递推的计算方法，推导了移动大热区拉锥系统中拉锥光纤形状的计算公式。在推导出的计算方法的基础上，定性地分析了加热火焰移动距离、加热火焰移动速度、光纤拉伸速度等移动大热区拉锥系统的设定参数对拉锥光纤形状的影响，其中主要分析了对拉锥光纤锥腰形状的影响。发现加热火焰移动距离对拉锥光纤锥腰宽度和锥腰半径都有很大影响，而加热火焰移动速度、光纤拉伸速度则对拉锥光纤锥腰半径有很大影响，但是对拉锥光纤锥腰宽度影响不大，这些发现对大热区熔融拉锥技术具有一定的理论指导意义。

针对两种不同激励情况，分别对5芯平行阵列芯光纤的超模进行了理论计算，并对其输出场强度分布进行了实验研究。通过对比5芯平行阵列芯光纤超模远场强度分布，分析了两种不同激励情况下输出各超模的光束质量。研究结果可为高功率光纤激光器、出射光斑为特定形状的光纤激光器的设计提供理论依据，对其他类似微结构光纤在激光器领域的应用具有借鉴意义。

为了缓解各种宽带和窄带扰动引起的光束抖动，提高自由空间激光通信卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度，在传统的比例积分微分(PID)反馈算法基础上增加一套误差自适应前馈控制算法构成误差自适应前馈复合控制。误差自适应前馈复合控制结合了PID反馈算法和自适应前馈算法的优点，能更好地抑制卫星终端精跟踪系统承受的扰动，而且具有不需要额外前馈传感器的优点，不增加系统硬件的复杂性和成本。在实验室搭建了快速反射镜实验系统对这种复合控制算法进行了实验，实验结果表明，误差自适应前馈复合控制算法相对于经典PID反馈算法精度提高了约5倍；相对于自适应前馈算法精度提高了约1倍。误差自适应前馈复合控制算法在不增加系统复杂性的同时能进一步缓解光束抖动，提高卫星平台ATP系统精度。

利用基于非对称的马赫曾德尔干涉仪(UMZI)的异质光纤环腔实现了双向双波长多模布里渊激光，激射光与抽运光拍频的中心频率分别约为10.49 GHz和10.54 GHz。实验测量了该结构在不同转速下双向斯托克斯光拍频中纵模的频移量。实验结果表明，频移量随转速线性变化，在实验测量范围内没有观察到闭锁效应，且根据环腔转动时拍频信号频率相对于环腔静止时拍频的频移可以明确判断环腔转动方向，提供了一种实现布里渊光纤陀螺(BFOG)的新思路。实验测得陀螺效应标度为1.0305 kHz/(°·s-1)，与理论分析吻合较好。

利用视觉技术自动获取未知物体三维模型的过程中，如何有效解决视觉遮挡问题是研究的难点。因此，提出一种能够合理解决视觉遮挡的视觉规划新方法，该方法将物体重建过程分成360°侧面重建和上表面重建两个步骤。侧面重建中，首先预测出遮挡部分的轮廓模型，结合可视空间确定出消除遮挡的视点位置。当物体侧面信息获取完整后，通过分析物体上表面边界点的可视性，将视觉系统能够获得最大上表面信息的空间位置定义为最优翻转视点。针对上表面重建过程中的遮挡问题，提出以遮挡边界连线的法矢为依据，确定解决遮挡问题的规划方案。最后通过三维实体模型的重构实验，验证所提方法的可行性。

小型气体激光器腔体增益孔的直径小于1 mm，深度大于10 mm，长径比大，传统的方法很难对其进行测量。为了解决这种微深孔的测量问题，介绍了一种接触测量与光学测量相结合的方法。将末端带有发光球的光纤伸入待测孔中，在待测零件孔中做x、y方向移动，当球与孔壁接触后，会引起球心做相应的运动，利用CCD捕获发光球的球心，通过图像处理，可得出接触点处测头球心的xy坐标，拟合多点测量结果，从而实现深孔的直径、圆柱度及直线度等参数的测量。还通过亚像素边缘检测技术提高了系统的测量精度，最后采用0级标准环规对系统进行了验证，其测量结果的重复不确定度优于0.4 μm。并对深度为15 mm、直径为0.6 mm的孔在三维测量显微镜上进行了测量，实验证明此测量方法为大长径比的孔的检测提供了一种可行的方法。

用光学干涉计量方法获得光场相位，通常都需要做去噪运算。在光场相位空间变化频率不高的情况下，目前的各种算法都能取得不错的效果。如果光场相位空间变化剧烈，传统去噪算法常引起细节丢失、条纹断裂。针对这个问题，通过引入光场的横向剪切，显著降低光场相位的空间变化频率，从而将噪声从光场中分离出来。给出了一种新的去噪算法和相应的理论分析，通过模拟计算和实验验证，证明该算法是可行和有效的，在光场相位空间变化频率较高的情况下，能得到比传统去噪算法更好的结果。

介绍了刀口法测温原理。在自主研制的铬原子光刻系统上，利用稳定到52Cr的7S3→7P04跃迁上的真空波长为425.5 nm的激光，对高温原子炉喷射的铬原子束进行了一维多普勒冷却准直。设计搭建了刀口法测温实验装置，对激光多普勒冷却准直效果进行了定量评价。在激光功率为45 mW，失谐量为-2.5 MHz，光斑大小为1 mm×20 mm的条件下，观察到了明显的冷却现象。在此基础上采用刀口法测温，测得激光冷却后铬原子束角分布的半峰全宽为(0.616±0.007) mrad，横向温度为(418±10) μK。这些结果为优化调整铬原子束激光冷却准直实验提供了依据。

太赫兹成像的优势在于能够穿透大多数非金属、非极性物质进行隐藏物的探测，而且不会对生物体造成伤害，因此，对常见包装品和衣物的穿透能力对于太赫兹成像系统的评估显得十分重要。利用CO2激光抽运太赫兹激光器所搭建的2.52 THz透射扫描成像系统对剃须刀、铅笔字、纸币和塑料瓶盖等多种物体进行了穿透力实验；以纸、纸质快递信封和实验服为遮挡物，进行了成像对比分析。实验结果表明，成像装置可以穿透13层A4纸、双层实验服或双层特快专递信封成像，最大插入损耗近50 dB。

基于广义惠更斯菲涅耳原理，采用Rytov相位结构函数二次近似和积分变换技术，推导出了部分相干双曲余弦高斯（ChG）阵列光束通过大气湍流传输时光束湍流距离的表达式。研究结果表明，部分相干ChG阵列光束的湍流距离与大气湍流强度、光束参数（包括子光束数、光束相干参数、离心参数、相对子光束间距）以及光束叠加方式（即交叉谱密度函数叠加和光强叠加）等有关。部分相干ChG阵列光束的光束扩展会随着大气湍流强度的增大而增大，但当选择合适的光束参数以及光束叠加方式时，可以减小湍流对部分相干ChG阵列光束扩展的影响。

利用相干反斯托克斯拉曼谱（CARS）分析了H2在与Na2(A1∑+u)碰撞后的振转态布居数分布。扫描CARS表明了在能量转移过程中H2在V=1，2，3振动能级上得到布居。由扫描CARS的峰值得到2个可能的布居数比值，通过解速率方程组及时间分辨CARS轮廓模拟，确定实际的布居数比n1/n2为1.82，得到了在能量转移中H2在V=1，2，3振动能级上的布居数之比为0.530.300.17。平均转移能量分配的相对值〈ft〉，〈fv〉，〈fr〉分别为0.51，0.46，0.03，能量主要配置在振动和平动上，支持Na2-H2的直线式碰撞传能机制。

利用电沉积的方法将天然水中的痕量汞离子富集到一个高纯铜棒表面，从而克服用等离子体光谱技术直接分析水样品时水珠溅射的影响和水分子对等离子体中原子辐射的淬灭效应。激光点火显著提高了火花放电的稳定性，降低了放电电压和电流，并同时增强了火花放电等离子体中汞的原子辐射。采用激光点火辅助火花诱导击穿光谱（LI-SIBS）技术，并在富集电压为7.5 V，富集时间为10 min，放电电压为4000 V的条件下实验得到天然水中汞离子的校正曲线。该技术对于水中汞离子的检出限能够达到1 μg/L质量浓度，没有附加污染和汞的记忆。

基于SA4多小波函数和浮游藻三维荧光光谱发展了一种浮游藻荧光识别测定技术。首先，采用SA4多小波对我国近海常见的42种优势藻种的三维荧光光谱进行分解，得到不同的尺度分量和小波分量，然后，应用贝叶斯判别原理选择第二、三层尺度分量Ca2，Ca3及二者的联合Ca2-Ca3作为荧光特征光谱分量，通过系统聚类分析得到Ca2，Ca3，Ca2-Ca3标准谱库，在此基础上，利用非负最小二乘法解析的多元线性回归建立识别测定技术。用3种标准谱库对培养的单种浮游藻样品在门、属水平上进行分级识别，表明Ca2标准谱库的识别效果最好：门水平上识别正确率平均为96.1%，属水平上识别正确率平均为87.4%。将该技术用于模拟混合样品及实际混合样品的分析，3种比例下，模拟混合样品的优势藻在门水平上识别正确率范围为91.4%～100%，平均为98.0%，99.4%，99.9%，平均相对含量分别为72.7%，77.1%，86.1%，优势藻在属水平上识别正确率范围23.2%～100%，平均为91.2%，92.5%，93.4%。实际混合样品的优势藻在门水平上的识别正确率范围为60.0%～100%，平均为97.0%，平均相对含量为71.8%，在属水平上识别正确率范围为25.0%～100%，平均为83.1%。将该技术用于麦岛围隔和胶州湾采集样品，在门水平上优势藻的分析结果与镜检结果一致，对于10个单种浮游藻优势度超过75%的样品，7个在属水平上的优势藻分析结果与镜检结果一致。

为解决ZnO温度传感器测温精度和集成化的问题，设计了一套测量光谱范围为350～450 nm，分辨率为0.1 nm的光谱监测系统。通过合理地选择光学系统的结构、计算各光学元件的参数和光路结构以及消除系统像差，实现了光谱监测系统的窄波段、高分辨率的要求。最终结果显示系统的体积为111 mm×83 mm×30 mm，基本满足系统可集成化的要求，可以做进一步的优化，公差分析使之满足加工需求。

基于微机电系统(MEMS)技术微加工工艺，提出了一种新型分立倾斜式变形镜(DM)设计，并加工制作了3×4变形镜阵列。该结构每个镜面单元对应一个驱动器，实现了连续面形的分立驱动，并且可有效释放工艺过程中产生的残余应力，从而降低镜面的翘曲。基于弹性理论对该变形镜的电压位移关系以及谐振频率进行了数值计算，并利用有限元软件对其进行了仿真，同时采用光学轮廓仪对样品进行了测试。实验结果表明，所制作的变形镜阵列可实现平移和倾斜运动，在3.75 V电压下可达到0.76 μm的行程，与理论分析和模拟仿真结果一致。与传统分立倾斜式变形镜相比，该新型分立倾斜式变形镜具有较低的驱动电压、较少的驱动器数量，适用于集成度高且与集成电路（IC）单片集成的变形镜设计。