2 μm~5 μm波段GaSb基VCSEL对大气检测技术有着重要的应用，但制备技术的不成熟严重制约着GaSb基VCSEL的发展。刻蚀工艺中出现的下切效应就是器件制备中存在的突出问题。针对上述问题，选择三种不同成分的磷酸系刻蚀液进行了对比性刻蚀实验，并通过台阶仪、扫描电子显微镜(SEM)测试观察了刻蚀速率和表面形貌。实验分析表明，浓度配比为1 mL:1 mL:0.6 g:10 mL的H3PO4:H2O2:C4H6O6:H2O刻蚀液具有良好的腐蚀效果，消除了以往腐蚀过程中出现的下切效应，且垂直形貌好，未出现钻蚀现象，晶片表面平整且光滑，且保持稳定的刻蚀速率0.62 μm/min，为激光器制备提供了良好的前期实验基础。

利用激光清洗技术对不锈钢表面进行清洗试验，研究不同激光功率(300 W、400 W、500 W)对清洗效果的影响。通过SEM和EDS分析不锈钢表面清洗前后的表面形貌及成分分布；利用白光干涉仪检测不锈钢表面粗糙度及清洗厚度。结果表明，随着激光功率的增加，不锈钢表面氧化物逐渐分解剥落，清洗厚度不断加深，在500 W时达到50 μm，并且造成基体部分损伤；粗糙度值先降低后增加，在400 W时达到最低值0.38 μm。激光清洗的清洗阈值近似为3.96×10³W/cm²，基体损伤阈值在5.52×10³W/cm²左右，不锈钢表面氧化层在400 W时达到最佳激光清洗效果。

激光除锈技术是一种新型、绿色环保的除锈方法。对一些在极易生锈的工作环境中的低碳钢构件，采用激光除锈技术代替传统除锈方法，有广阔的发展前景。激光除锈技术主要利用辐射在锈蚀表面的激光能量高、脉冲短的特点，使锈蚀温度很快达到熔点以上。但在除锈的同时，会有部分激光透过锈蚀层直接与金属基底作用，以及辐射在锈蚀表面的激光也会通过热传导将部分能量传递到金属基底表面。本文采用实验分析手段，对金属基底表面的微观组织、力学性能、硬度等进行对比研究。结果表明，所采用的激光除锈工艺在获得良好的除锈效果情况下，对金属基底没有造成损伤，对金属基底表面性能没有产生显著影响.

采用紫外皮秒激光在As₂Se₃玻璃表面以线扫描形式快速制备大面积周期性点阵式增透微结构，获得了红外透光性能提高的硫系玻璃样品。研究确定了As₂Se₃玻璃的激光刻蚀阈值，并研究设计了合适线扫描工艺方法。所制样品相对于原样在波长11.0 μm~12.4 μm范围内，透过率平均提高10.0 %；波长13.0 μm~14.2 μm范围内，透过率平均提高5.2 %。激光扫描制备方法没有破坏样品表面原有的浸润性，整个制备过程均在空气开放环境下进行，成本低，工艺可控性强，效率高，制备8 mm×8 mm的表面微结构，仅用时3.65 s，且表面微结构单元尺寸及间距可按材料应用需求调控。分析表明，当激光能量较低时，对该硫系玻璃的去除以“冷加工”为主，不会有明显的热效应，得到微结构的硫系玻璃表面元素组成未发生改变；激光能量较高时，会存在一定的热效应，使得刻蚀点出现熔融态，在微坑边缘出现凸起或翻边。

Al₂O₃-YAG共晶陶瓷材料以其出色的高温强度、抗氧化性、高温结构稳定性成为航空航天领域高温合金的理想替代材料。本文采用激光近净成形技术，分别在普通基底、水冷恒温基底上进行了Al₂O₃-YAG共晶陶瓷薄壁件成形实验，得到了不同基底上成形的薄壁样件，比较了两者的微观组织及显微硬度差异。结果表明，采用普通基底成形的薄壁件微观组织呈三维网状结构，平均共晶间距为0.96 μm；采用水冷恒温基底后，薄壁顶部微观组织形貌呈晶团结构，薄壁底部呈枝状晶结构，微观组织逆热流方向生长特性明显，平均共晶间距减小至0.21 μm；和普通基底上成形的Al₂O₃-YAG共晶陶瓷薄壁件显微硬度相比，使用水冷恒温基底成形的Al₂O₃-YAG共晶陶瓷薄壁件硬度提高约10%.

为开发出高性能生物医用干式电极，提出了利用激光微铣-重铸加工方法，实现了表面具有微结构阵列特征的新型金属干式电极的制造成形。在分析电极表面微观形貌的基础上，研究了电极表面的润湿性能，并重点研究了扫描间距、扫描速度和扫描次数等加工参数对大肠杆菌粘附性能的影响规律。研究结果表明：在一定工艺参数条件下所加工出具有微结构阵列特征的电极的接触角可达150°以上，表现出超疏水的特性。在不同扫描间隙和扫描次数条件下加工出的电极对大肠杆菌的粘附性能具有较大影响，在选择0.1 mm扫描间隙时，电极表面粘附的大肠杆菌数量最少，适当增加扫描次数，也能够有效地减少电极表面大肠杆菌的粘结，从而发挥较好的抗菌效果。通过改变扫描速度加工出的电极则对大肠杆菌的粘附性能影响不大。

微管道是微纳领域最基本的模型之一，其结构简单、均匀，应用广泛。本文提出一种利用飞秒贝塞尔光进行激光直写，结合磁控溅射金属镀层，加工可磁驱动微管道的新方法。利用空间光调制器将飞秒激光调制成飞秒贝塞尔光，通过高数值孔径的物镜聚焦，配合精密三维压电平台的移动，实现了微管道的拉伸加工；通过后续磁控溅射镍处理后，微管道具有超顺磁特性，利用外部磁场可以有效实现驱动。本文详细研究了利用空间光调制器产生的飞秒贝塞尔光的传播和聚焦特性，提出的微管道加工新方法可实现微管道直径、长度、排布的灵活控制，加工效率高；经磁控溅射镍处理的微管道可以利用外部磁场实现在液体环境下沿特定路径的可控驱动，运动灵敏度高，环境适应性强。这种新的微管道加工方法具有灵活、可控、高效的优点，所加工的可驱动微管道在无创手术、靶向药物运输、生物成像与传感、微环境净化等领域具有广阔的应用前景。

针对单一传感器在动态场景感知问题上的局限性，设计了一种融合激光与视觉的实现系统，并对运动检测中的背景显露区误判问题和融合中不同传感器间点云的失配问题分别提出了改进算法。在运动检测上，首先基于视觉的背景差分算法对激光进行前景点分拣，再以激光前景点为启发信息进行视觉前景聚类。在融合失配问题上，首先基于栅格失配度分别对激光和视觉点云进行聚类分割，再以激光为基准，逐一将对应的视觉点云与之配准，滤除噪声后所得到的矫正点云可用于场景重建进行进一步验证。实验结果表明，改进算法所获得的融合前景对“影子”有更好的鲁棒性；较之整体配准的矫正，改进算法在平均失配度上降低了约75%，在y和z方向上的偏移比收敛了至少5%。

S11639线阵传感器常被用于需要紫外测量的微型光谱仪中。但当S11639曝光量较大时，会出现光谱响应的非线性，从而影响微型光谱仪的动态范围，因此必须进行非线性校正。利用卤钨灯与氘灯测量微型光谱仪的光电响应特性曲线，找出S11639的曝光量与A/D转换输出的线性部分，对数据进行直线拟合，获得S11639在线性范围内的系数。在此基础上，外推得到其在非线性范围内的理论值，求出理论值与实际测量值的差异，利用最小二乘法进行多项式拟合，实现S11639线阵传感器的非线性校正。同时，对比实验结果，分析实验数据的误差成因，为更好地利用基于S11639 微型光谱仪的全动态范围光电检测提供实验依据。

本文使用火焰熔融拉锥的方法，通过控制火焰的高度及拉锥速度，成功制备了具有微拱型渐变区的新型微纳光纤器件。理论计算表明，微拱型渐变区有利于激发出强度相当的高阶微纳光纤传输模式，从而增加了传输光谱中由模间干涉导致的透射谷的深度。实验表明，该新型微纳光纤器件透射谷深度达到18 dB，当轴向应变量增加时，透射谷向短波长方向移动，轴向应变灵敏度为-13.1 pm/με，比光纤光栅应变传感器提高一个数量级，是传统直线型微纳光纤灵敏度的3倍，线性度为99.15%。这种具有微拱型渐变区的微纳光纤器件具有灵敏度高、机械性能好以及便于与现有光纤系统集成等优点。并且结构简单，易于制备，可广泛应用于各种物理、化学和生物传感和探测领域。