为了提高壳聚糖的水溶性及其止血方面的性能, 将壳聚糖(CS)纳米化, 并引入具有抗菌作用的Ag+离子和凝血辅助作用的Ca2+离子, 制备出纳米壳聚糖金属离子复合止血材料。首先, 采用离子交换法制备纳米壳聚糖(nmCS), 再分别加入AgNO3和饱和CaCl2溶液, 制得nmCS-Ag、nmCS-Ca、nmCS-Ag-Ca复合材料。然后, 采用 FTIR、XRD、SEM等手段对复合材料的结构进行表征。最后, 对复合物的凝血、止血性能进行了测试。实验结果表明: 改性后的壳聚糖IR图谱在1 647 cm-1和1 560 cm-1处出现了纳米壳聚糖钠盐的特征吸收峰; 复合了金属离子的纳米壳聚糖在XRD图谱中表现出了Ag+、Ca2+的晶型特征; 扫描电镜显示nmCS-Ag中Ag+有部分析出而nmCS-Ca的复合效果较好; nmCS-Ag-Ca的凝血、止血效果要优于nmCS-Ag和nmCS-Ca, 同时nmCS-Ag和nmCS-Ca的凝血、止血效果要优于nmCS。测试结果表明, 成功制备了纳米壳聚糖金属离子复合止血材料。

为有效对抗高、超光谱成像侦察威胁, 实现迷彩绿色涂料与植物的“同谱同色”, 本文基于酞菁与叶绿素卟啉结构的相似性, 开展酞菁化合物合成及植物光谱特征拟合研究。构建吸电子取代基团和二价过渡族中心离子的平面酞菁结构, 采用DBU催化法和自制合成装置合成酞菁化合物, 探究最佳合成条件和提纯方法, 采用分光光度计测试产物的吸收光谱和反射光谱, 研究中心离子与聚集方式对酞菁化合物光谱性能的影响。实验结果表明, 在催化剂作用下, 四硝基金属酞菁在240~250 ℃时反应时间最短; 钴酞菁比铁、锌、铜等作为中心取代离子形成的酞菁产物具有更尖锐的吸收峰, 与绿色植物光谱曲线更相似; 酞菁化合物的光谱反射曲线随温度、纯度及分散状态对产物聚集状态影响而产生移动。在220～240 ℃下合成20～30 min的四-硝基钴酞菁吸收光谱符合酞菁化合物Q带吸收特征, 且其峰值波长与植物光谱相拟合, 为酞菁类颜料在**、纺织、染料、仿生等领域的应用提供了新方法和新途径。

深紫外光刻是目前集成电路制造的主流方法, 为实现更小的元件特征尺寸, 必须采用浸没式投影物镜以提高光学系统的分辨率, 由此向其中的薄膜光学元件提出了众多苛刻的要求。本文介绍了适用于浸没式光刻系统的薄膜材料及膜系设计, 以及高NA光学系统所需的大角度保偏膜系; 对物镜中最关键的浸液薄膜的液体环境适应性、疏水及防污染等关键问题进行了讨论; 对衡量浸没式光刻系统性能的重要因素镀膜元件激光辐照寿命, 尤其是浸液环境下的元件辐照寿命进行了分析。

面向2 μm掺铥光纤激光器的空间应用，本文针对典型商用掺铥光纤(TDF)开展了γ射线辐照效应实验研究。利用60Co源放射的γ射线，对由5段同批次Nufern公司SM-TDF-10P/130-HE型TDF样品搭建的2 μm光纤激光器进行总剂量为90 krad(Si)、剂量率为05~30 rad/s的辐照效应在线测试。结果表明，TDF的出光性能在辐照过程中出现了显著衰减，衰减幅度随着剂量率的上升而增大。通过对TDF样品在辐照前和辐照后的吸收光谱进行对比测试，观察到在经过总剂量9 krad(Si)的γ射线辐照后，TDF对793 nm泵浦光的吸收峰接近消失。对前述经历γ辐照之后的TDF样品进行2 h的793 nm泵浦光漂白实验测试，未见其出现性能恢复现象。可见，面向空间应用的该典型掺铥光纤需大力提高耐空间辐射性能。

空间遥感应用中的光学有效载荷对系统偏振控制提出了越来越高的要求，作为常用的宽光谱反射镜，金属银(Ag)膜反射镜的偏振特性随着环境温度的改变而变化。本文设计并制备了低偏振灵敏度的Ag膜反射镜，研究了反射镜在45°和60°入射角下，从室温25 ℃升温到150 ℃时的偏振特性变化和反射光谱变化情况。随着温度的升高，Ag膜的折射率在350~1 200 nm波长范围内有所增加; Ag膜反射镜的反射光中s和p光的相位差Δ在350~600 nm波长范围内减小，在600~650 nm波长范围内基本稳定，在650~1 200 nm波长范围内增大。温度上升到125 ℃时，Ag膜和反射镜表面形貌发生改变，增加了表面散射和吸收，导致350~900 nm波段反射率降低，在波长350 nm附近的降低约25%。

本文采用常温络合—控制水解法, 以TiCl4, 有机羧酸, 氨水, 硝酸铕, D-山梨醇等为主要实验药品, 制备了Eu掺杂纳米TiO2光触媒乳液。以酸性红3R染料为待降解物, 分别考察了不同条件下制备的TiO2光触媒乳液在太阳光模拟器生成光照射下的光催化性能。此外, 还考察了Eu掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液对于不同浓度染料的光催化性能。通过酸性红3R染料的降解实验, 研究了影响Eu掺杂纳米二氧化钛透明光触媒乳液光催化活性的因素。通过X射线衍射仪(XRD)、纳米激光粒度分析仪、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等对样品进行表征。结果表明: 样品的平均粒度为4.1 nm左右, 晶型为锐钛矿, 样品的吸收光谱可拓宽至可见光区。当Eu掺杂量为03%, pH值为6, 回流时间是15 min时, 制备的Eu掺杂纳米二氧化钛光触媒乳液的光催化性能最佳。该光触媒乳液经太阳光照射1 h之后, 对浓度为25 mg/L的酸性红3R模型反应物的降解效率最高, 达到97%以上。

大尺寸中阶梯光栅具有大孔径和极高的衍射级次, 可以实现普通光栅难以达到的极高光谱分辨率。中阶梯光栅通常是利用刻划机在厚铝膜上刻划而成, 所以制备大面积均匀性的高质量铝膜刻划基底是实现高性能大尺寸中阶梯光栅的关键因素。在较厚铝膜的制备工艺中, 基底温度是至关重要的工艺参数。本文通过电子束热蒸发镀铝工艺在不同基底温度下制备了厚铝膜样品, 并利用原子力显微镜、扫描电镜等手段从宏观和微观尺度详细分析了基底温度对铝膜质量的影响。铝膜平均晶粒尺寸从100 ℃时的26434 nm增大到200 ℃时的38497 nm和300 ℃时的59635 nm, 表面粗糙度Rq从100 ℃时的347 nm增长到200 ℃时的589 nm和300 ℃时的951 nm。结果表明, 随着基底温度的升高表面粗糙度迅速增大, 铝膜的表面质量严重退化。

采用离子束溅射制备了AlF3、GdF3单层膜及193 nm减反和高反膜系, 分别使用分光光度计、原子力显微镜和应力仪研究了薄膜的光学特性、微观结构以及残余应力。在优选的沉积参数下制备出消光系数分别为11×10-4和30×10-4的低损耗AlF3和GdF3薄膜, 对应的折射率分别为143和167, 193 nm减反膜系的透过率为996%,剩余反射几乎为零, 而高反膜系的反射率为992%,透过率为01%。应力测量结果表明, AlF3薄膜表现为张应力而GdF3薄膜具有压应力, 与沉积条件相关的低生长应力是AlF3和GdF3薄膜残余应力较小的主要原因, 采用这两种材料制备的减反及高反膜系应力均低于50 MPa。针对平面和曲率半径为240 mm的凸面元件, 通过设计修正挡板, 250 mm口径膜厚均匀性均优于97%。为亚纳米精度的平面元件镀制193 nm减反膜系, 镀膜后RMS由0177 nm变为0219 nm。

为了预估碳化硅反射镜在空间零重力环境下的面形精度，本文开展了在地面环境下利用方位反向技术提取碳化硅反射镜零重力面形的研究。首先，介绍了方位反向技术提取零重力面形的理论依据; 其次，利用有限元分析软件，分析了方位反向对反射镜面形的影响; 然后，按照试验流程，先后检测了反射镜在0°和180°状态的面形精度，计算两次检测数据的平均值，得到了反射镜零重力面形。结果表明: 反射镜地面零重力面形误差RMS值为123 nm，能够满足设计指标要求。最后，对数据可信度进行了分析，确认了试验数据真实可信。该结果预示了反射镜在空间零重力环境下的面形精度，对反射镜光学加工与装调有重要的指导意义。

光学器件和光学测量系统的关键部件主要通过超精密加工制造。铝合金具有很多优势，通常用于光子产业。光学领域对铝合金使用和需求的不断增加，促进了在铸造过程中采用快速凝固技术对铝合金等级重新改良的发展。优异的微观结构和改进的机械和物理性能是新型铝合金等级的特点。目前主要问题在于采用金刚石车削时，由于在切削性方面缺乏对铝合金性能的充分研究，导致机械加工数据库非常有限。本文通过改变金刚石的切削参数，测量切齿安装距超过4 km时金刚石刀具的磨损，研究了快速凝固铝合金RSA 905的切削性能。改变的机械加工参数为切削速度、进给速度和切削深度。结果表明切削速度对金刚石刀具的磨损影响最大。主轴转速为500 rpm、进给速度为25 mm/min、切削深度为15 μm时，刀具磨损达到最大值122 μm; 主轴转速为1 750 rpm、进给速度为5 mm/min、切削深度为5 μm时，刀具磨损达到最小值245 μm。通常，较高的切削速度、较低的进给速度和较短的切削深度的组合可以减少金刚石刀具磨损。建立了模型统计以分析金刚石刀具磨损。通过该模型可以生成磨损图，从而确定切削参数产生最小磨损的区域。结果证明，快速凝固铝是更好的选择，为机械工程师使用这种材料提供了参考。