大功率高光束质量半导体激光器在激光加工、激光通信、科学研究等方面有着广泛的应用，提高半导体激光器的功率和光束质量一直都是国际的研究前沿和学科热点。合束技术是提高半导体激光器输出功率最简单有效的方法。非相干合束技术提高输出功率往往以损失空间、偏振或光谱特性为代价，在对光束特性要求不高的场合应用较为成熟。相干合束技术在提高半导体激光器输出功率的同时还能提高光束质量、压窄频谱宽度，是高亮度窄线宽半导体激光技术发展的重要方向。本文简述了相干合束技术的原理及要求，从锁相技术出发，综述了半导体激光器相干合束技术近年来的发展现状，总结了主动锁相和被动锁相的优缺点，主动锁相技术采用主振荡放大结构通过相位负反馈技术实现锁相，在合束单元数量上具有优势，能获得大功率相干输出，但结构较为复杂。被动锁相技术结构简单，一般通过外腔的衍射效应或者共腔技术实现单元间的相位锁定，具备自组织锁相特点，但不易获得高功率输出。最后对半导体激光器相干合束技术的未来发展进行了展望。

为考察白云石对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响，本文采用10%、20%、30%（质量分数，下同）白云石掺入水泥净浆与水泥砂浆试件中，在低温条件下浸泡于5%硫酸镁和5%硫酸钠溶液中，并进行硫酸盐侵蚀试验。定期观察试件的宏观形貌变化，并定量分析其侵蚀产物。测定水泥砂浆试件抗折强度与抗压强度并进行宏观分析，以此得出不同种类硫酸盐对试件生成碳硫硅钙石的影响。采用热力学模拟探究白云石对水泥胶凝体系产物的影响。结果表明：当白云石掺量为10%~20%时，能抑制水泥基材料中碳硫硅钙石的生成，水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能有较大提高，水泥砂浆试件抗折强度有明显改善，这与热力学模拟结果基本一致。

植被重金属污染监测是当今高光谱遥感监测研究的重要内容。 为了将高光谱遥感技术定性的用于植被重金属污染监测研究, 从盆栽实验采集的反射率光谱数据方面进行研究。 在实验室室内设置不同胁迫浓度的重金属铜铅玉米盆栽实验, 测定了不同浓度Cu2+和Pb2+胁迫下玉米叶片的反射率光谱和Cu2+和Pb2+含量等有关铜铅污染玉米的基础数据, 形成了关于重金属铜铅污染玉米植株的一套完整的数据集。 研究提出了一种铜铅探测指数(CLDI), 实现了不同培育期的两种玉米品种的重金属铜铅胁迫监测, 从而为当前植被重金属污染探测提供了新的思路。 研究设计了不同浓度的铜铅污染实验, 将测量获得的玉米叶片450～850 nm的光谱反射率进行一阶微分(D)和包络线去除(CR)处理后得到微分包络线去除(DCR)光谱曲线, 利用皮尔逊相关系数(r)分析DCR数据和生化数据, 选择对重金属Cu敏感的特征波段。 计算的皮尔逊相关系数表明DCR值在490～520和680～700 nm与土壤和叶片中的Cu2+含量呈现接近于1的线性正相关, 在630～650和710～750 nm呈现接近于-1的线性负相关。 选择波长505, 640, 690和730 nm的DCR值建立CLDI, 通过计算土壤和叶片中的Cu2+含量与CLDI和常规的植被指数(VIs)的皮尔逊相关系数, 将两者进行对比, 从而验证了CLDI的有效性。 选用2017年实验获取的不同品种玉米叶片光谱数据, 将CLDI同样和常规的植被指数(VIs)进行对比, 从而验证了CLDI对不同品种的玉米具有鲁棒性。 将CLDI应用到铅胁迫下玉米叶片的污染程度监测, 验证了其对于不同重金属的普适性。 结果表明, CLDI与Cu2+和Pb2+胁迫浓度相关性显著, 与其他植被指数相比, 相关性更高。 提出的CLDI探测铜铅胁迫下不同品种不同时期的玉米污染程度, 具有计算方便, 鲁棒性, 高效性、 普适性的优点。 该研究基于实验室叶片尺度, 可为冠层尺度的重金属胁迫监测提供理论基础。

研制基于楔板型分束镜的可见-红外光同步成像望远镜系统，通过优化设计分束镜楔角，抑制反射可见光鬼像产生，校正透射红外波段像差，实现对可见光波段与红外波段同时成像。对望远镜系统进行像质检测，主次镜系统RMS为0.093λ（λ=6328nm），可见光支路RMS达到0.120λ，红外光路成像质量满足要求。该系统采用卡塞格林共光路，用楔形板实现对可见光到中红外波段光线同步成像，使得宽波段望远镜设计更加轻便的同时提升装置成像性能。

煤炭是我国最主要的能源, 在开采、 运输、 洗选加工、 精煤储运等过程中都需要及时了解煤的成分、 含量以及混矸程度, 以便掌握和监控煤炭质量。 目前, 基于可见光-近红外反射光谱的煤炭原位测试技术已经成为一个研究热点。 颗粒度是影响光谱特征的重要因素, 开展颗粒度对不同煤种反射光谱特征的影响研究, 对于深刻认识煤的光谱特征, 进而提高煤光谱识别精度具有重要意义。 为此, 选取我国主要煤炭富集区（包括内蒙古乌海、 新疆哈密、 山西阳泉）的褐煤、 烟煤、 无烟煤为研究对象, 利用SVC HR-1024光谱仪对不同颗粒度煤样的可见光-近红外光谱进行测试, 分析了颗粒度对煤样光谱反射率的影响规律, 以及颗粒度对于不同煤种光谱影响的差异。 在此基础上, 对实验现象背后的物理机理进行了分析讨论。 研究表明, 变质程度不同的煤反射光谱特征基本相似, 即在可见光波段反射率较低且随波长增加出现缓慢下降趋势, 在近红外波段快速上升。 当煤样颗粒度>0.10 mm时, 颗粒度大小对光谱特征的影响较小, 煤样反射光谱特征随颗粒度变化规律不明显; 当颗粒度<0.10 mm时, 颗粒度对煤样的光谱影响增大, 且影响主要体现在近红外波段的反射率光谱曲线的斜率大小, 颗粒度越小, 光谱反射率曲线斜率越大。 0.10 mm颗粒度可作为颗粒度对煤的光谱特征影响的敏感界限。 不同煤种可见光-近红外光谱曲线受颗粒度的影响程度不同, 褐煤的影响最大, 烟煤次之, 无烟煤影响最小。 实验表明, 利用反射光谱进行煤质分析和煤种识别时需要考虑颗粒度的影响, 同时, 选择颗粒度小于0.10 mm的粉末状样品效果要好于大颗粒或块状样品。

防弹玻璃是重要的军民共用透明窗口材料, 兼具多种特殊功能和结构承载力。提出一种由无机玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)三种材料根据不同组合热压而成的防弹玻璃模型, 以提高防弹玻璃的抗冲击性并实现材料的轻量化。利用ABAQUS软件, 采用数值模拟的方法, 分析了该防弹玻璃受冲击过程中的应力应变行为。模拟结果表明, 在相同厚度时, 层数愈多应力分布愈集中, 变形的范围越小; 材料的抗冲击性与厚度成正比。在优化条件下模拟该新型结构防弹玻璃的结果表明, 14 mm厚度可抵抗7.62 mm弹头600 m/s速度的正面冲击。

电卡效应通过电场诱导极性材料的相变和偶极子取向, 进而引起材料的熵变和温变、控制材料的吸、放热过程, 可用于热搬运和制冷。电卡制冷无须危害环境的制冷剂, 且具有效率高、体积小和重量轻的特点, 可为节能环保制冷技术的实现提供新的解决方案。铁电材料电卡效应的增强是电卡制冷走向实用的关键。铁电陶瓷极化率高、相结构丰富且调控方法多样, 在电卡效应研究中备受关注。本工作介绍了基于不同材料体系的铁电陶瓷薄膜、块体和多层厚膜的电卡效应, 讨论了电卡性能与材料配方、相变行为和微结构间的内在联系, 归纳了材料电卡效应的调控方法。最后, 对铁电陶瓷的未来研究进行了展望。