目前，微加工和精加工技术的迅速发展对微型化加工技术提出了更高的要求：将加工尺度提高到微米甚至纳米级，并且能够在材料内部实现三维立体微加工。飞秒激光可以突破衍射极限的限制，打破了加工极限，是当前先进制造技术的热点。本文综述了飞秒激光加工的发展历程和机理，并从库仑爆炸模型、微爆炸模型、色心模型以及双光子电离模型等方面对激光加工机理进行了阐述。对于飞秒激光的超快作用过程，仿真是分析加工机理、研究激光与材料作用过程的主要手段。分析了飞秒激光仿真所采用的双温模型、分子动力学模型及复合模型的特点及其适用范围，为飞秒激光加工的理论研究提供依据。最后指出了目前飞秒激光加工技术存在的问题，并对该技术的发展进行了展望。

传统激光告警测试系统存在角度测试效率低、编码精度差、安全性低、不便于携带等问题，针对上述问题，提出一种基于无线控制的激光告警测试系统设计方案，通过无线遥控的方式控制告警单元偏转相应的角度，控制激光器发射不同码型的信号，完成激光告警单元的告警指标测试。采用 STC单片机内部的可编程计数器阵列（ PCA）软件定时器模式，提高脉冲时序的精度，采用无线遥控实现激光的开启与关闭。实际应用表明，该设计方案便于测试告警单元、操作方便，提高了测试效率和安全性。

采用不同的飞秒激光参数(波长、脉冲能量、脉冲数量)加工碳纳米管薄膜微孔,通过拟合获得不同波长下的单脉冲烧蚀阈值,飞秒激光中心波长为1030 nm时的烧蚀阈值为25 mJ·cm -2,波长为515 nm时的烧蚀阈值为39.7 mJ·cm -2。分析了激光参数对材料加工结果的影响规律,结果表明,脉冲能量是影响烧蚀孔径的主要因素,波长较短时可以产生更大区域的碳纳米管抛出物面积。采用拉曼光谱对不同波长下切割得到的材料切口处进行测试,测试结果表明,波长为515 nm的飞秒激光更适合用于碳纳米管薄膜的切割。分析了脉冲能量与扫描速度对切割质量的影响规律,最终在优选的工艺参数下获得了良好的切割质量。

为了保证光学遥感器在平流层空间热环境中安全可靠地工作，对工作在平流层内的光学遥感器进行了热分析。分析了运行在25 km以上空间的飞艇要经历的平流层的环境特点，包括平流层内的大气密度、温度分布等。建立了平流层光学遥感器的传热数学模型，分析了遥感器的迎风面、侧面和背风面在顺风飞行和逆风飞行情况下的对流情况，计算得到在逆风飞行和顺风飞行时迎风面、侧面、背风面的对流换热系数分别为5.009，8.259，3.33 W/(m2·K)和2.609，2.959，1.005 W/(m2·K)。最后，根据稳态换热平衡方程，利用热分析软件分析了光学遥感器在两种极端工况下的温度场分布。结果显示，采用热控措施后光学遥感器的轴向温差从15°减小到了2.7℃,飞艇与空气的对流换热系数随着它们之间的相对速度的增大而增大。结果表明，本文采用的热控手段可以减小遥感器的温差，这为进一步开展平流层光学遥感器的热分析奠定了基础。

对透射镜结构中室温硫化(RTV)胶层建模方法进行了研究。给出了节点相连(忽略胶层材料)、各向同性材料(三层体单元和一层体单元)和各向异性材料建立胶层材料模型的方法，分别采用3种方法对透射镜镜组建立了有限元模型，并进行了仿真模态分析。搭建了模态试验装置，测试了它的模态参数。结果表明，各向异性胶层材料的建模方法得到的一阶自由模态频率与试验测试的一阶自由模态频率误差只有0.3%，而各向同性材料的三层单元和一层单元建模方法、节点相连建模方法的误差分别达到1.8%，1.2%和13.9%。分析与测试结果表明，胶层材料在有限元分析当中是不可以被忽略的；综合分析显示，各向同性材料一层单元的建模方法减少了模型单元数量，且达到了工程应用的精度要求。