超高温陶瓷材料耐温性能优异, 但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料, 具有优异的力学、电学和热学性能, 常被作为添加相来改性陶瓷基体, 使其成为陶瓷复合材料中理想的增韧材料, 实现复合材料的功能化和结构化。本文对石墨烯/超高温陶瓷基复合材料的制备工艺、仿生构筑、微观形貌、宏观性能等方面的研究成果进行了全面的综述, 着重论述了石墨烯对超高温陶瓷基体的增韧作用效果及机理、热学性能、抗热震性能、抗氧化性能的影响, 并对目前面临的挑战和未来发展进行展望。

根据传统轴棱锥法产生Bessel光束的原理和凹透镜的几何光学效应, 设计并模拟了一套提高Bessel光无衍射距离的光学系统。利用凹透镜的发散特性, 将其分别放置在轴棱锥的前方与后方, 使用Math CAD软件进行模拟并与传统轴棱锥法进行比较, 得出结论: 在轴棱锥前方放置凹透镜使Bessel光的无衍射距离从244 mm增大至638 mm, 同时增大中心光斑半径。在轴棱锥后方放置凹透镜使Bessel光的无衍射距离从244 mm增大至406 mm。使用He-Ne激光作为光源进行实验验证, 实验结果与理论分析及仿真模拟基本一致。可根据实际要求选择凹透镜的曲率半径和位置, 得到无衍射距离较大、质量较高的Bessel光束。

使用离散傅里叶方法分析环缝透镜系统产生无衍射(贝塞尔)光束。将基尔霍夫衍射积分公式与菲涅耳衍射积分公式转换成傅里叶变换的形式，在环缝透镜系统中用傅里叶方法描述观察面的光强分布，对衍射面进行数据抽样，导出观察面光强分布的离散化傅里叶公式；通过设置相关参数并使用MATLAB 软件进行数值模拟，得到不同位置下的贝塞尔光强分布。设计环缝透镜系统进行实验验证，数值模拟和实验结果匹配度较高，表明离散傅里叶方法应用于环缝透镜系统是可行的。

提出了一种产生长距离、高质量贝塞尔光束的新型光学元件——线性径向梯度折射率透镜(LRGIL)。从几何光学角度和衍射积分理论分析了LRGIL 产生贝塞尔光束的原理，用软件进行模拟，得出LRGIL 具有传统轴棱锥功效的结论。用Math CAD 模拟LRGIL 产生长距离贝塞尔光束，得出变化LRGIL 的厚度和折射率曲线参数容易改变其产生光束的无衍射距离，并得到了无衍射距离大于3 m 的贝塞尔光束。此外，LRGIL 还有诸多优点，如不易损坏，更加灵活等，在实验和生产中拥有极大的开发潜力。

提出并展示了产生单个可调局域空心光束的一种新型元件。该元件由光罩与平凸透镜组成，结构简单，易于生产。该元件可调制平行光产生参数固定的局域空心光束，通过更换光罩可在较大范围内实现局域空心光束的尺寸调谐。从应用光学角度分析了新型元件的成像原理，推出了产生局域空心光束的参数公式。依据衍射积分理论推导出了元件后方的光场分布公式并用Matlab 进行数值模拟，使用He-Ne 激光作为光源，实验拍摄了局域空心光束的截面光强分布，实验结果与仿真模拟基本吻合。

利用非相干蓝光LED 和轴棱锥-透镜系统直接产生局域空心光束，证实了非相干光源通过轴棱锥-透镜系统可以得到局域空心光束。利用衍射理论和多波长叠加原理分析了具有一定频宽的部分相干光入射轴棱锥-透镜系统后的光场分布，并模拟了光束传输变换过程的三维光强分布及不同位置处的截面光强分布。实验采用蓝光LED结合轴棱锥-透镜系统产生局域空心光束，利用体视显微镜对不同位置处的光束截面光强分布进行记录。实验结果与理论分析相吻合，研究结果扩展了LED 的应用，对粒子囚禁、原子冷却具有一定的指导和现实意义。

理论分析和实验研究了光源相干度对其产生的Bessel光最大无衍射距离的影响.以He-Ne激光器为光源, 用旋转毛玻璃法产生部分相干光, 经过扩束后再用轴棱锥法产生Bessel光束.通过移动旋转毛玻璃改变部分相干光的相干度, 测量其产生的Bessel光束的最大无衍射距离, 得到光源相干度与产生Bessel光束最大无衍射距离的关系.结果表明, 随着光源相干度的降低, Bessel光束最大无衍射距离明显变短, 当相干度g≈1下降为g=0.8时, 最大无衍射距离缩短了一半.用高斯-谢尔模型进行分析和模拟, 理论模拟结果与实验观察结果基本吻合.